Les meilleurs outils pour la conception de systèmes de circuits imprimés multicartes

Il parait que le temps file lorsque vous vous amusez. C'est peut-être ce qui explique mon impression d'avancer à la vitesse d'un escargot lorsque je conçois un dispositif de circuits imprimés multicartes. La conception d'une seule carte peut s’avérer extrêmement difficile, notamment si vous cherchez à éviter les interférences électromagnétiques , effectuer de manière adéquate toutes les connexions à la terre, limiter les décharges statiques et optimiser votre routage. La création d'un système de circuits imprimés fonctionnel d'un point de vue physique et électrique est parfois profondément ennuyeuse. Heureusement, des outils existent pour transformer la création compliquée de projets multicartes en tâche nettement plus agréable. Trois types de fonctionnalités facilitent la conception de circuits imprimés en général, mais deviennent particulièrement utiles quand il s'agit de circuits imprimés multicartes : la connectivité carte à carte, l'intégration de la CAO mécanique et l'organisation modulaire. La vérification des règles qui s'appliquent entre les cartes peut être cauchemardesque et même aboutir à la destruction de cartes. Cet outil trace simplement les connexions entre les différentes cartes et vous aide à gérer les modifications de dernière minute. Les modèles interactifs facilitent la vérification des tolérances et garantit la compatibilité des divers éléments entre-eux ainsi qu'avec le boîtier. Enfin, l'organisation modulaire vous aide à créer de nouveaux circuits qui réutilisent des cartes ou des connecteurs que vous avez conçus auparavant.

Intégration avec la CAO mécanique

L'intégration d'un outil de modélisation 3D dans votre programme ne parait pas exceptionnelle, mais elle peut pourtant faire toute la différence au niveau de votre processus de conception. L'utilisation de la CAO mécanique pour modéliser votre circuit imprimé peut vous éviter de commettre des erreurs coûteuses. Elle vous facilite également la tâche lorsque vous envoyez une carte pour la réalisation d'un prototype ou la mise en production. En disposant de ce type d'outil à proximité immédiate, plutôt que de ceux d'un ingénieur en mécanique ailleurs, vous concevrez vos cartes d'une manière totalement différente. Découvrons comment cela fonctionne :

La vérification de la tolérance en 3D

Avez-vous déjà conçu une carte et finalement découvert que l'onéreux prototype, ou même la version de production, ne rentrait pas dans le boîtier ? J'ai déjà expérimenté cela une fois, après avoir ajouté, à la dernière minute avant l'envoi pour prototypage, un condensateur électrolytique. Les calculs de tolérance étaient donc trop imprécis. J'ai alors dû envoyer les conceptions à l'équipe en charge de la mécanique pour qu'ils la modélisent et la vérifient, avant qu'elle ne revienne pour la maquette. Imaginez que vous commettez ce genre d'erreur sur un modèle de production : bonne chance pour les explications à fournir à votre responsable. Les enjeux de la vérification des tolérance sont énormes, surtout lorsque vous travaillez avec plusieurs circuits imprimés. Elles doivent toutes s'assembler, comme un puzzle en 3D particulièrement coûteux. Il faut ensuite rentrer tout cela dans un boîtier personnalisé, qui a été, ou pas, conçu dans votre entreprise. J'estime être un bon concepteur, mais je commets tout de même des erreurs qui sont difficiles à déceler sans modélisation en 3D de mon système.

La modélisation à votre portée

Actuellement, nous utilisons presque tous des modèles informatiques de nos cartes, mais nous ne les créons généralement pas. Dans la plupart des cas, ce sont des ingénieurs en mécanique qui s'en occupent. Que penseriez-vous de pouvoir fabriquer les modèles et effectuer les vérifications des tolérances, sans devoir sans cesse envoyer les modifications à quelqu'un d'autre ? Je ne vous parle pas d'apprendre à utiliser un programme de CAO mécanique et de faire tout le travail vous-même. Je pense plutôt à votre logiciel de création de cartes pour faire le travail à votre place. C'est ce que fera un bon outil de CAO mécanique, bien intégré. Il existe actuellement des outils capables de générer des modèles en 3D de composants individuels et de créer des modèles de votre carte avec tous ses composants. Les meilleurs d'entre-eux permettent également d'importer un modèle 3D de votre boîtier et d'effectuer la vérification des tolérances en prenant ce dernier en compte. Ce type de fonctionnalité vous permet de vous passer de l'intermédiaire nécessaire en CAO mécanique. Vous souhaitez savoir s'il est possible d'intégrer un condensateur électrolytique ? Quelques clics sur un bouton vous fourniront la réponse.

La vérification des règles électriques entre les cartes

La vérification des règles électriques ne pose généralement pas trop de problèmes parce que votre logiciel s'en occupera pour vous au niveau de la carte. Cependant, il est parfois quasiment impossible de suivre les connexions lorsqu'elles traversent plusieurs cartes. Rares sont les programmes capables de vérifier un système entier afin de garantir que toutes les parties fonctionnent ensemble, tant d'un point de vue électrique que mécanique. Ce type d'outil vous aidera à maîtriser votre conception en vous permettant d'effectuer des vérifications de règles entre les différentes cartes. Il peut également beaucoup vous aider lorsque vous apportez des corrections à la conception, si vous changez de boîtier ou risquez d'endommager les connexions de vos circuits en raison d'autres facteurs externes.

La vérification des erreurs en cours de développement

Rien n'est plus pénible que de suivre un fil dans tout votre système, carte après carte, en s'assurant qu'il effectue toutes les connexions adéquates. Cela me donne l'impression d'être comme un chien qui court derrière sa queue. Je suis le fil jusqu'à ce que je trouve une erreur, puis je la corrige et je recommence à suivre le fil à partir du point de départ. Un bon programme de conception de systèmes de circuits imprimés multicartes ne se contentera pas de vous aider à suivre les connexions dans tout votre système. Il vous signalera automatiquement les erreurs. Vous devez être averti dès le début qu'une de vos pistes n'aboutit nulle part, pas uniquement lorsque vous effectuez les vérifications finales de la conception.

La réduction des interférences électromagnétiques

Votre logiciel doit également vous permettre de mettre vos fils en surbrillance afin de pouvoir voir où ils vont. Ce type de fonctionnalité s'avère particulièrement utile pour limiter les interférences électromagnétiques. La conformité à la certification FCC peut être difficile à obtenir et vous ne souhaitez pas devoir refaire les test relatifs aux emissions rayonnées ou conduites. Les problématiques posées par les interférences pour le routage de signaux entre différentes cartes sont très nombreuses. Vous devez faire attention aux pistes haut débit, aux paires différentielles et aux portions analogiques et numériques de vos circuits imprimés. Une mise à la terre adéquate est également essentielle puisque vous ne serez probablement pas en mesure d'utiliser une mise à la terre en étoile, et que vous devrez être vigilant sur les chemins de retour de courant dans l'ensemble de votre système. Sans outil capable de vous montrer le routage précis de vos connexions, il est quasiment impossible de prendre toutes ces nuances en compte.

Faciliter la correction de la conception

La mise en surbrillance des fils ne sert pas que pour la réduction des interférences électromagnétiques. Elle peut également sauver votre conception. J'ai travaillé sur des projets au cours desquels il a été nécessaire de reprendre entièrement ou même de détruire un circuit imprimé en raison de modifications effectuées tardivement au niveau du système. Vous ne pouvez pas toujours savoir lorsqu'un ingénieur en mécanique devra ajuster le boîtier. Cette petite modification implique parfois de déplacer plusieurs broches ou même une connexion de bus. Sans outil permettant de mettre en surbrillance vos fils, cet exercice est vain. Cependant, si vous disposez d'un logiciel capable de vous indiquer la direction de chaque piste, ce qui était jusqu'alors impossible devient un jeu d'enfant.

Une organisation modulaire

De prime abord, cette fonctionnalité ne vous enthousiasmera pas autant que l'intégration de la CAO mécanique ou la vérification des règles électroniques au niveau du système. Vous verrez qu'elle s'avère cependant assez utile et qu'elle peut faciliter la réutilisation d'anciennes conceptions. Vous ne perdrez plus de temps à concevoir à nouveau ce fameux circuit imprimé que vous avez déjà créé 1 000 fois. Ce type d'outil vous permet de gagner un temps de conception significatif et vous aide à vous consacrer sur les parties nouvelles et plus intéressantes de votre travail.

Des conceptions standard

Le roi Solomon a déclaré un jour qu'il n'y avait rien de nouveau sous le soleil, et ce postulat commence à s'appliquer aux circuits imprimés. Si vous concevez pour des domaines tel que l'Internet des objets (IoT), vous connaissez déjà la plupart des composants dont vous aurez besoin. Il vous faudra bien sûr un module pour les signaux WiFi, Bluetooth, ou même peut-être prochainement 5G afin que l'appareil puisse communiquer. Si vous développez un dispositif à porter sur soi et que vous souhaitez faciliter son utilisation, vous utiliserez peut-être un connecteur micro-USB plutôt que votre propre connecteur. Rien ne justifie que vous conceviez et connectiez encore et encore les circuits imprimés qui accueillent ces modules. Un bon logiciel multicartes vous permet de concevoir l'ensemble du système de manière modulaire afin que vous n'ayez pas à réinventer la roue à chaque fois que vous concevez un nouveau produit.

Concevez plus rapidement

Il y a beaucoup à faire en matière de conception de circuits imprimés en raison de l'explosion de l'Internet des objets et du développement des voitures connectées. Nous ne devons pas passer du temps à refaire des conceptions. Vous concevrez plus rapidement à l'aide d'un logiciel de conception de circuits imprimés qui vous permet de modéliser vos conceptions et de consacrer le temps gagné à la conception de nouveaux dispositifs de pointe. Bien sûr, une conception et une intégration véritablement modulaires ne sont pas vraiment envisageables sans les deux premières fonctionnalités mentionnées. Si vous importez une ancienne conception et que vous devez la soumettre à plusieurs phases de modélisation et de vérification des tolérances, vous pouvez avoir l'impression d'avoir démarré d'une page blanche. La vérification des règles électriques des circuits imprimés multicartes vous permet d'importer un sous-système et de vérifier instantanément ses connexions. C'est avec l'association de ces trois outils que vous pourrez révolutionner votre processus de conception.

À l'heure actuelle, il n'existe qu'un seul programme qui rassemble toutes ces fonctionnalités en plus de celles d'un excellent logiciel de conception de circuits imprimés. Altium Designer dispose en effet de nombreuses fonctionnalités exceptionnelles qui vous permettront de créer de nouveaux circuits imprimés formidables. Il intègre les outils listés ici puisqu'Altium élargit ses domaines d'application en ajoutant la conception de systèmes de circuits imprimés multicartes. Altium a déjà revu la conception de circuits imprimés individuels en incluant des éléments tels qu'un outil d'analyse PDN et une prise en charge de plus en plus importante des circuits flex-rigides.

Vous avez encore des questions sur la conception multicartes ? Contactez un expert Altium.