Les outils essentiels dont vous avez besoin pour la conception de PCB

Que vous construisiez une maison ou un PCB, vous avez besoin des bons outils dans votre boîte à outils. Chaque concepteur doit avoir des outils CAO pour le placement des composants, mais même un logiciel de CAO basé sur la ligne de commande peut être utilisé pour un placement précis des composants. Avec les dispositifs électroniques modernes devenant plus complexes à tous les niveaux, les concepteurs ont besoin d'outils qui aident à accélérer les tâches de conception essentielles.

Choisir le bon ensemble d'outils de conception de PCB nécessite de peser un certain nombre d'options potentielles. Il existe de nombreux logiciels sur le marché avec différentes capacités, et personne n'a le temps de travailler avec un essai gratuit de chaque logiciel. Certaines de ces plateformes de conception travaillent encore avec le même flux de travail obsolète qu'elles utilisaient il y a 20 ans. Avec cela à l'esprit, examinons certains outils essentiels dont chaque concepteur doit disposer dans son logiciel de conception de PCB.

Conception et Capture de Schémas

Votre schéma électronique est comme la fondation d'une maison. Tout ce que vous placez sur votre carte est basé sur ce document fondamental. Ce document important montre quels composants vous avez besoin pour votre carte, comment ils sont connectés, et l'emplacement des connexions de puissance et de terre. Avec le bon éditeur de schémas, vous pouvez facilement planifier votre agencement et annoter vos cartes.

Travailler avec un éditeur de schémas permet de garder votre carte organisée, mais travailler avec un seul schéma peut devenir difficile une fois que vos conceptions commencent à devenir plus complexes. Lorsque vous commencez à inclure plusieurs fonctionnalités sur votre carte, vous pouvez garder les choses organisées en travaillant avec des schémas hiérarchiques. Cela vous permet de séparer les composants dans différents schémas en fonction de leur intégration dans des blocs fonctionnels, et vous pouvez définir des relations parent-enfant entre vos schémas.

Travailler avec des outils de conception de PCB multi-canaux vous aide non seulement à rester organisé, cela vous permet également de dupliquer facilement des groupes de composants au sein de schémas hiérarchiques. Une fois que vous capturez votre schéma comme une disposition initiale, ces groupes de composants dupliqués sont transférés sur votre nouvelle carte. Vous pouvez alors commencer à tracer des liaisons entre les composants, ainsi qu'à placer vos connexions d'alimentation et de masse.

Les schémas hiérarchiques vous aident à définir les relations entre différents blocs dans votre PCB

Fonctionnalités de Routage

Une fois votre schéma capturé comme une disposition initiale, vos outils CAO seront prêts à vous aider à placer vos composants et à tracer les liaisons. Le routage est cette tâche critique qui définit les connexions physiques entre les composants sur votre carte. Avec des conceptions simples, il est facile de router chaque connexion à la main et de vérifier votre disposition par rapport à vos règles de conception. Mais à mesure que votre carte devient plus complexe et que le nombre de connexions requises augmente, les outils capables d'automatiser le processus de routage peuvent vous faire gagner énormément de temps.

Le débat entre les mérites des autorouteurs et des routeurs interactifs semble éternel. Pour les cartes simples qui n'impliquent pas de paires différentielles, un grand nombre de réseaux de signaux, ou des contraintes sur le nombre de vias sur une interconnexion, les autorouteurs peuvent encore produire une disposition décente. Notez que, dans ces cas, votre autorouteur produira une meilleure disposition si vous pouvez définir une stratégie de routage appropriée.

C'est là que le routage auto-interactif devient un outil de conception de PCB important. Un routeur auto-interactif combine les meilleurs aspects d'un autorouteur et d'un routeur interactif. Vous pouvez définir manuellement des points de passage le long d'une interconnexion pour un réseau de signaux donné, et l'outil routera automatiquement les traces dans le réseau entre le composant source, ces points de passage, et votre composant de charge.

Créer ce type de disposition est beaucoup plus facile avec un routeur auto-interactif

Analyse de l'intégrité du signal et de la distribution de puissance

Lorsqu'il s'agit de l'intégrité du signal, les circuits intégrés numériques modernes commutent suffisamment rapidement pour que le maintien de signaux propres devienne une considération importante pour presque tous les concepteurs. Assurer l'intégrité du signal nécessite vraiment de concevoir la bonne superposition de couches, la géométrie des pistes et le plan de masse pour votre application particulière. Toutes ces tâches relèvent des outils de CAO, de routage et de conception de cartes.

Si vous travaillez avec le bon package d'intégrité du signal, vous pouvez examiner les formes d'onde de réflexion et de diaphonie dans différents réseaux. Cela vous aide à déterminer quand une terminaison est nécessaire et quel réseau d'adaptation vous devriez utiliser dans différentes pistes.

En ce qui concerne la distribution de puissance et la gestion thermique, travailler avec un analyseur de réseau de distribution de puissance (PDNA) vous permet de déterminer les pertes IR dans vos pistes, plans de puissance et de masse, et vias. Votre PDNA devrait produire des résultats de densité de tension et de courant en utilisant un format de sortie intuitif. Les meilleurs outils vous montreront une carte de couleurs interactive, vous permettant d'inspecter visuellement votre carte pour des problèmes thermiques de puissance potentiels et une chute de tension IR excessive.

Carte de couleurs montrant la distribution de puissance à travers un PCB

Outils de conception de PCB basés sur un moteur piloté par les règles

Peut-être que la partie la plus importante de la conception de PCB est de s'assurer que votre conception respecte les règles de conception de base. Les fonctionnalités de votre conception devraient vérifier vos données de conception par rapport à ces règles au fur et à mesure que vous créez votre mise en page, vous permettant d'identifier rapidement les problèmes et de les corriger au besoin. Vos règles de conception peuvent également contraindre la fonctionnalité de vos fonctionnalités de CAO et de routage, vous aidant à respecter les normes importantes de votre conception.

D'autres packages de conception de PCB séparent ces fonctionnalités importantes en différents programmes, vous obligeant à exporter et à réimporter vos données lorsque vous passez d'un programme à l'autre. Vous serez laissé à concevoir une solution de contournement compliquée lorsque de nouvelles versions seront publiées et il y a un risque réel que vos anciennes données deviennent soudainement inaccessibles. Les flux de travail et les interfaces dans cet environnement sont incohérents à travers les outils de conception, ce qui exacerbe la courbe d'apprentissage et réduit la productivité de conception.

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