Las mejores herramientas para el diseño de sistemas de PCB de múltiples tarjetas

Dicen que el tiempo vuela cuando te diviertes. Tal vez por eso es que me siento como si el tiempo se retrasara cuando estoy construyendo un dispositivo PCB de múltiples tarjetas. Diseñar incluso una sola tarjeta puede ser una tarea agonizante, ya sea al tratar de evitar la EMI, conectar todo a tierra correctamente, mitigar la descarga estática y optimizar su enrutamiento. La creación de un sistema de PCBs que encajen físicamente y eléctricamente a veces prueba los límites del aburrimiento. Afortunadamente para nosotros, hay herramientas que están justo en el horizonte que harán que la creación de esquemáticos de múltiples tarjetas sea más una cortesía que un castigo. Existen tres tipos de características que ayudan con el diseño de PCB en general, pero son particularmente útiles cuando se trata de PCBs de múltiples tarjetas: conectividad tarjeta a tarjeta, integración MCAD y organización modular. La verificación de reglas entre tarjetas puede ser una pesadilla, e incluso puede llevar a desechar tarjetas. Esta herramienta hace que las conexiones de trazado a través de las distintas tarjetas sean sencillas y puede ayudarle cuando se produzcan cambios de última hora. Los modelos interactivos pueden facilitar la molestia de la verificación de espacio y asegurarse de que todo encaje en la carcasa. Por último, la organización modular le ayuda a crear nuevos circuitos que podrían utilizar tarjetas o conectores que usted diseñó en el pasado.

Integración con MCAD

Tener una herramienta de modelado en 3D incorporada en su programa puede no parecer un gran asunto, pero puede hacer una gran diferencia en su proceso de diseño. Usar MCAD para modelar sus PCBs puede evitar que cometa errores costosos. También puede relajar su mente cuando está enviando una tarjeta para prototipos o producción. Cuando ese mismo tipo de herramienta está al alcance de su mano, en lugar de las de un ingeniero mecánico en otro lugar, revolucionará totalmente la forma de diseñar las tarjetas. Veamos cómo se hace esto:

Verificación de espacios en 3D

¿Alguna vez ha diseñado una tarjeta y se ha enterado de que el costoso prototipo, o incluso una serie de producción, no encajaba dentro de la carcasa? Eso me pasó una vez, después de haber agregado un condensador electrolítico a un diseño en el último segundo antes de enviarlo para ser prototipado. Resultó que mis cálculos de espacios habían sido un poco disparejos. Así que tuve que mandar los diseños a los mecánicos a modelar y revisar, y luego volver de nuevo para la maquetación. Imagínese cometer ese tipo de error en una producción; buena suerte explicándoselo a su jefe. Las apuestas son altas cuando se trata del control de espacio, especialmente cuando se trabaja con múltiples PCBs. Cada una de ellas tiene que encajar, como un rompecabezas en 3D muy caro. Todo esto entonces tiene que encajar en una carcasa personalizada, que puede o no haber sido diseñada por personas de su empresa. Me considero un buen diseñador, pero incluso cometo errores que son difíciles de detectar sin un modelo 3D de mi sistema.

Modelado al alcance de la mano

A estas alturas la mayoría de nosotros ya utilizamos modelos computarizados de nuestras tarjetas, pero a menudo no somos nosotros los que las fabricamos. Ese es el dominio de los ingenieros mecánicos. ¿Qué pasaría, sin embargo, si usted mismo pudiera ser el que hace los modelos y la verificación de autorización sin tener que enviar los cambios una y otra vez a otra persona? No estoy hablando de que usted aprenda un programa independiente de MCAD y literalmente haga el trabajo usted mismo. Hablo de que su software de tarjetas de circuitos haga el trabajo por usted. Eso es lo que una gran herramienta MCAD bien integrada hará. Ahora hay herramientas disponibles que pueden generar modelos en 3D de componentes individuales y crear modelos de su tarjeta con todo en ella. Las mejores también le permitirán importar un modelo en 3D de su carcasa y realizar verificaciones de espacio. Este tipo de función le permite cortar el intermediario cuando se trata del MCAD. ¿Necesita ver si un condensador electrolítico encaja? Haga un par de clics y ya verá.

Verificación de reglas eléctricas entre tarjetas

Revisar las reglas eléctricas no suele ser una gran molestia porque su software lo hará por usted a nivel de tarjeta. Sin embargo, puede ser casi imposible hacer un seguimiento de las conexiones cuando se cruzan de tarjeta a tarjeta. Son muy pocos los programas que pueden comprobar un sistema completo en su conjunto para asegurarse de que todo encaje eléctricamente y mecánicamente. Este tipo de herramienta le ayudará a mantener todos sus patos en fila durante el diseño, permitiéndole hacer la verificación de reglas entre varias tarjetas. También le puede ayudar mucho durante el rediseño, cuando un cambio de carcasa u otro factor externo le obliga a realizar alteraciones significativas en la conexión de sus PCBs.

Verificación de errores durante el desarrollo

No hay nada más tedioso que trazar una red a través de su sistema, tarjeta por tarjeta, para asegurarse de que realiza todas las conexiones correctas. Eso me hace sentir como un perro persiguiendo su propia cola. Sigo adelante hasta que encuentro un error, lo arreglo y luego empiezo a rastrearlo todo desde el principio. Un buen programa de diseño de sistemas de PCB de múltiples tarjetas no solo le ayudará a rastrear las conexiones a través de su sistema, sino que también le notificará automáticamente cuando las cosas no estén del todo bien. Usted debe saber si una de sus rutas tiene un callejón sin salida desde el principio, no solo cuando está revisando todo cerca del final del diseño.

Reducción de EMI

Su software también debería permitirle resaltar sus redes para que pueda ver a dónde van todas. Este tipo de característica es especialmente útil cuando se trata del EMI. La certificación FCC puede ser un problema, y usted no quiere tener que pasar por pruebas de emisiones radiadas o conducidas dos veces. Hay demasiadas preocupaciones de interferencia que vienen con las señales de enrutamiento a través de las tarjetas. Debe tener cuidado con las pistas de alta velocidad, los pares diferenciales y las porciones analógicas y digitales de sus PCBs. Una conexión a tierra adecuada también es esencial, ya que probablemente no podrá utilizar una conexión estrella, y tendrá que estar atento a las rutas de retorno actuales en todo el sistema. Hacer un seguimiento de todos estos matices es casi imposible sin una herramienta que pueda mostrarle exactamente dónde están enrutadas todas sus conexiones.

Rediseño sencillo

Resaltar las redes no solo es útil para la reducción de EMI, también puede terminar salvando su diseño. He estado en proyectos donde se tuvo que reelaborar o desechar completamente una PCB debido a cambios tardíos en el juego a nivel del sistema. A veces usted no puede controlar cuando un ingeniero mecánico necesitará ajustar la caja, y ese ajuste puede significar que usted necesita mover varios pines o tal vez una conexión de bus. Hacerlo sin una herramienta que pueda resaltar sus redes puede ser un ejercicio inútil. Sin embargo, si tiene un software que puede mostrarle adónde va cada pista, lo que era imposible ahora se vuelve simple.

Organización modular

A primera vista, esta función puede que no le entusiasme tanto como la integración MCAD o la comprobación de reglas eléctricas a nivel de sistema. Usted verá, sin embargo, que es bastante útil y puede ayudarle a reutilizar diseños antiguos. Ya no perderá más tiempo rediseñando la misma PCB que ha fabricado 1000 veces. Este tipo de herramienta le permitirá reducir significativamente el tiempo perdido en su proceso de diseño y le ayudará a concentrarse en un trabajo nuevo y emocionante.

Diseños estándar

El rey Salomón dijo una vez que no hay nada nuevo bajo el sol, y eso está empezando a aplicarse a las PCBs. Si está diseñando para áreas como la Internet de las cosas (IoT) ya conoce muchos de los diferentes componentes que va a necesitar. Por supuesto que necesitará un módulo para WiFi, Bluetooth, o pronto hasta 5 G para permitir que el dispositivo se comunique. Si usted está haciendo un dispositivo portátil y desea que sea conveniente para el usuario, ojalá use un conector micro USB en vez de concebir su propia clase patentada. No hay ninguna razón por la que deba construir las PCBs en las que estos módulos se conectan una y otra vez. Un gran software de múltiples tarjetas le permitirá hacer todo el sistema modular, para que no tenga que reinventar la rueda cada vez que diseñe un nuevo producto.

Ahorre tiempo durante el diseño

Hay mucho trabajo por hacer en el diseño de PCBs con la IoT explotando y los automóviles conectados acelerando sus motores. No tenemos tiempo que perder en volver a generar los mismos diseños antiguos. El software de diseño de PCB que le permite modularizar sus diseños le ayudará a ahorrar tiempo que puede utilizar para centrarse en la fabricación de nuevos dispositivos de vanguardia. Por supuesto, el verdadero diseño modular y la integración no es realmente posible sin las dos primeras características mencionadas. Si usted importa un diseño antiguo y tiene que enviarlo para múltiples rondas de modelado y verificación de espacio, también puede construirlo desde cero. La verificación de reglas eléctricas de PCB de múltiples tarjetas le permitirá importar un subsistema y comprobar instantáneamente sus conexiones. Es realmente la combinación de estas tres herramientas lo que puede revolucionar su proceso de diseño.

Actualmente, hay solo un programa que busca agregar todas estas características al software de diseño de PCBs. Altium Designer tiene una gran cantidad de grandes características que le permitirán crear nuevas PCBs emocionantes. Sus herramientas incluyen las enumeradas aquí, ya que Altium está ampliando su alcance para incluir el diseño de sistemas de PCB de múltiples tarjetas. El diseño individual de PCB ya ha sido renovado por Altium, con elementos como una herramienta de análisis de PDN y un soporte rígido-flexible cada vez más importante.

¿Tiene más preguntas sobre el diseño de múltiples tarjetas? Llame a un experto de Altium.