Gli strumenti essenziali di cui hai bisogno per il design di PCB

Sia che stiate costruendo una casa o un PCB, avete bisogno degli strumenti giusti nella vostra cassetta degli attrezzi. Ogni progettista deve avere strumenti CAD per il posizionamento dei componenti, ma anche il software CAD basato su linea di comando può essere utilizzato per un posizionamento preciso dei componenti. Con i dispositivi elettronici moderni che diventano più complessi a tutti i livelli, i progettisti hanno bisogno di strumenti che aiutino a velocizzare le attività di progettazione essenziali.

Scegliere il giusto insieme di strumenti per la progettazione di PCB richiede di valutare una serie di opzioni potenziali. Ci sono molti pacchetti software sul mercato con diverse capacità, e nessuno ha tempo di lavorare con una versione di prova gratuita di ogni pacchetto software. Alcune di queste piattaforme di progettazione lavorano ancora con lo stesso flusso di lavoro obsoleto che utilizzavano 20 anni fa. Con questo in mente, diamo un'occhiata ad alcuni strumenti essenziali che ogni progettista deve avere nel suo software di progettazione PCB.

Progettazione e Acquisizione Schematica

Il vostro schema elettronico è come le fondamenta di una casa. Tutto ciò che posizionate sulla vostra scheda si basa su questo documento fondamentale. Questo importante documento mostra quali componenti avete bisogno per la vostra scheda, come sono connessi, e la posizione delle connessioni di alimentazione e di terra. Con il giusto editor schemi, potete facilmente pianificare il vostro layout e annotare le vostre schede.

Lavorare con un editor schematico mantiene organizzata la tua scheda, ma lavorare con uno schema singolo può diventare difficile una volta che i tuoi progetti iniziano a diventare più complessi. Una volta che inizi a includere molteplici funzionalità sulla tua scheda, puoi mantenere le cose organizzate lavorando con schemi gerarchici. Questo ti permette di separare i componenti in diversi schemi basati su come si inseriscono nei blocchi funzionali, e puoi definire relazioni di tipo genitore-figlio tra i tuoi schemi.

Lavorare con strumenti di progettazione PCB multi-canale non solo ti aiuta a rimanere organizzato, ma ti permette di duplicare facilmente gruppi di componenti all'interno di schemi gerarchici. Una volta che catturi il tuo schema come layout iniziale, questi gruppi duplicati di componenti vengono trasferiti sulla tua nuova scheda. Puoi quindi iniziare a tracciare le piste tra i componenti, così come posizionare le tue connessioni di alimentazione e di terra.

Gli schemi gerarchici ti aiutano a definire relazioni tra diversi blocchi nella tua PCB

Funzionalità di Routing

Una volta catturato lo schema come layout iniziale, i tuoi strumenti CAD saranno pronti ad aiutarti a posizionare i componenti e a tracciare le connessioni. Il routing è quel compito critico che definisce le connessioni fisiche tra i componenti sulla tua scheda. Con disegni semplici, è facile tracciare ogni connessione manualmente e verificare il tuo layout rispetto alle tue regole di progettazione. Ma man mano che la tua scheda diventa più complessa e il numero di interconnessioni richieste aumenta, gli strumenti che possono automatizzare il processo di routing possono farti risparmiare una grande quantità di tempo.

Il dibattito tra i meriti degli autorouter e dei router interattivi sembra eterno. Per schede semplici che non coinvolgono coppie differenziali, un gran numero di reti di segnale, o vincoli sul numero di vie su un'interconnessione, gli autorouter possono ancora produrre un layout decente. Nota che, in questi casi, il tuo autorouter produrrà un layout migliore se puoi definire una strategia di routing appropriata.

Qui è dove il routing auto-interattivo diventa uno strumento di progettazione PCB importante. Un router auto-interattivo unisce i migliori aspetti di un autorouter e di un router interattivo. Puoi definire manualmente dei punti di passaggio lungo un'interconnessione per una data rete di segnale, e lo strumento traccerà automaticamente le connessioni nella rete tra il componente sorgente, questi punti di passaggio e il tuo componente di carico.

Creare questo tipo di layout è molto più semplice con un router auto-interattivo

Analisi dell'integrità del segnale e della distribuzione dell'alimentazione

Quando si tratta di integrità del segnale, i moderni circuiti integrati digitali commutano abbastanza velocemente da rendere importante per quasi ogni progettista assicurarsi che i segnali rimangano puliti. Assicurare l'integrità del segnale richiede davvero di progettare il giusto stack di strati, la geometria delle tracce e il piano di massa per la vostra specifica applicazione. Tutti questi sono compiti per gli strumenti di CAD, routing e progettazione della scheda.

Se lavorate con il giusto pacchetto di integrità del segnale, potete esaminare le forme d'onda di riflessione e di diafonia in diverse reti. Questo vi aiuta a determinare quando è necessaria la terminazione e quale rete di adattamento dovreste usare in diverse tracce.

Quando si tratta di distribuzione dell'alimentazione e gestione termica, lavorare con un analizzatore della rete di distribuzione dell'alimentazione (PDNA) vi permette di determinare le perdite IR in tutto il vostro tracciato, piani di alimentazione e di massa, e vie. Il vostro PDNA dovrebbe produrre risultati di densità di tensione e corrente utilizzando un formato di output intuitivo. I migliori strumenti vi mostreranno una mappa dei colori interattiva, permettendovi di ispezionare visivamente la vostra scheda per potenziali problemi termici di potenza ed eccessiva caduta di IR.

Mappa dei colori che mostra la distribuzione dell'alimentazione in una PCB

Strumenti di progettazione PCB basati su un motore guidato dalle regole

Forse la parte più importante della progettazione di PCB è assicurarsi che il proprio progetto rispetti le regole di base della progettazione. Le funzionalità del tuo progetto dovrebbero verificare i tuoi dati di progettazione rispetto a queste regole mentre crei il tuo layout, permettendoti di identificare rapidamente i problemi e correggerli secondo necessità. Le tue regole di progettazione possono anche limitare la funzionalità delle tue caratteristiche CAD e di routing, aiutandoti a rispettare importanti standard nel tuo progetto.

Altri pacchetti di progettazione PCB separano queste importanti funzionalità in diversi programmi, costringendoti a esportare e re-importare i tuoi dati mentre passi da un programma all'altro. Ti ritroverai a dover escogitare una complicata soluzione alternativa quando vengono rilasciate nuove versioni e c'è un reale rischio che i tuoi vecchi dati diventino improvvisamente inaccessibili. I flussi di lavoro e le interfacce in questo ambiente sono inconsistenti tra gli strumenti di progettazione, il che esaspera la curva di apprendimento e riduce la produttività di progettazione.

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