I progettisti PCB di oggi sono diventati i pilastri della progettazione di prodotti elettronici

I designer professionisti sanno di avere un ruolo fondamentale nel processo di sviluppo dei prodotti elettronici. Senza circuiti stampati, tutti quei semiconduttori sono un po' privi di significato e non sarebbero in grado di fornire le esperienze moderne di cui noi tutti usufruiamo. Anche se i progettisti di circuiti stampati sono così fondamentali nel processo di sviluppo del prodotto, sono ancora i più svantaggiati in materia di strumenti di sviluppo. Il software di progettazione PCB è ottimo per la creazione di un layout fisico, ma le funzionalità sono state lente ad espandersi in una suite completa di sviluppo del prodotto.
Cosa può fare il settore per supportare i progettisti dei PCB man mano che assumono un ruolo più attivo nelle fasi di sviluppo? In Altium si è progressivamente passati a considerare il livello di sistema e a creare strumenti che coinvolgano maggiormente i progettisti nell'intero processo di sviluppo del prodotto. Come si suol dire, l'ingegneria pura ha fatto il suo tempo: al giorno d'oggi, i prodotti di maggior successo sono costruiti in un processo collaborativo.

Che cosa prevede la progettazione di un prodotto elettronico al di là dei circuiti stampati?

Il processo di design di un prodotto elettronico dovrebbe essere ovvio: implica guardare al sistema nel suo insieme e creare le relazioni tra i principali componenti del sistema per raggiungere gli obiettivi. Ad esempio, gli elementi dell'involucro e dell'HMI determinano il posizionamento sul PCB e la selezione dei componenti per gli ingegneri, il numero di schede e connettori definisce i requisiti di cablaggio, i risultati della simulazione possono influenzare il layout dell'assemblaggio e i materiali selezionati, ecc. L'elenco delle possibili relazioni tecniche in un sistema può ovviamente essere molto lungo.

L'involucro

Sebbene l'esperienza utente desiderata si basi sul PCB e sui suoi componenti, l'involucro è ciò con cui l'utente interagisce. Ecco perché quest'ultimo deve offrire un'esperienza utente accessibile e sfoggiare un'estetica piacevole. Deve inoltre contenere tutti i componenti e sottosistemi, e questo semplice requisito impone già seri vincoli al layout PCB.

Sistemi multischeda

Sempre meno prodotti si affidano a un'unica scheda o componente, e molti si evolveranno durante il loro ciclo di vita. Molti prodotti si basano su diversi componenti e sottosistemi, tra cui più PCB che devono essere collegati tra loro elettricamente e meccanicamente. Nelle applicazioni MCAD, i progettisti meccanici utilizzano due approcci per lavorare con i loro collaboratori ECAD.

L'approccio tradizionale: esporta ogni scheda come modello STEP prima di condividerla/inviarla tramite e-mail all'utente MCAD, che a sua volta le importerà in un'applicazione MCAD per procedere ai controlli meccanici.

Il nuovo approccio: collaborazione ECAD/MCAD integrata, in cui l'utente MCAD può accedere a tutte le schede come a un unico sistema senza esportare file.

In molte aziende, i progettisti elettrici e meccanici esportano ancora i file l'uno per l'altro per avere visibilità della progettazione meccanica di un prodotto. Altium 365 ha risolto questo problema offrendo l'estensione MCAD CoDesigner tramite cloud, in modo che gli utenti MCAD e ECAD possano collaborare direttamente attraverso una piattaforma online sicura.

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Il nuovo approccio consiste nell'applicare definizioni logiche tra le schede e visualizzare i vincoli meccanici nello strumento PCB CAD. La collaborazione ECAD/MCAD, con l'integrazione del software di progettazione meccanica ed elettrica, gestisce l'aspetto della collaborazione meccanica. Le definizioni logiche tra le diverse schede sono completamente nuove e richiedono la progettazione di cavi e cablaggi, sia negli schematici sia nel layout PCB.

Progettazione di cavi e cablaggi

Quando si dispone di più schede in un assemblaggio, queste devono essere collegate tra loro elettricamente e meccanicamente. La progettazione dei cablaggi e i cavi sono i componenti standard utilizzati per collegare più schede in un assemblaggio. Sebbene il cablaggio possa essere simulato meccanicamente e visualizzato in 3D, queste connessioni sono raramente definite logicamente negli schemi. Ciò significa che non vi è alcun controllo della connettività di rete tra i cavi e il progettista elettrico non può sfruttare molti strumenti di simulazione e verifica elettriche necessari per la valutazione completa del prodotto senza un'applicazione di modellazione esterna.

Con le definizioni logiche ora incorporate negli schematici, gli utenti possono verificare la connettività di rete nel layout PCB in base alla definizione logica nell'editor schematico. Per i prodotti avanzati con più schede e componenti, questo comporta una nuova dimensione del design basato su regole all'interno di uno strumento ECAD. La definizione logica di un cablaggio non cambia il suo ruolo come elemento meccanico in un layout PCB e l'intero assemblaggio può essere utilizzato in un'applicazione MCAD come parte integrante della progettazione meccanica.

Alimentazione ed EMI nella progettazione di prodotti elettronici

Qualsiasi dispositivo elettronico che verrà prodotto e venduto in massa deve superare i test sulle emissioni e ottenere la certificazione per essere considerato conforme. Per i prodotti elettronici avanzati con molti sottosistemi digitali, il rapporto tra alimentazione ed EMI si rivela spesso problematico. Un alimentatore instabile genera EMI irradiate e condotte che dovrebbero essere identificate all'inizio del processo di progettazione.

I progettisti PCB devono avere accesso agli strumenti di simulazione all'interno del loro software di progettazione PCB in grado di semplificare il processo di creazione del modello, nonché l'iterazione e l'ottimizzazione. Storicamente, la simulazione presentava le stesse inefficienze del lavoro con gli utenti MCAD: richiedeva l'esportazione di modelli e quindi qualcuno con un dottorato in elettromagnetismo computazionale doveva creare un modello numerico del progetto per eseguire le simulazioni.

Le funzionalità di simulazione che aiutano a diagnosticare i problemi di alimentazione dovrebbero essere disponibili direttamente nel layout PCB. Gli strumenti di analisi della rete di distribuzione dell'alimentazione (PDN) esistono da tempo, ma le nuove generazioni di strumenti non richiedono agli utenti di abbandonare il proprio editor PCB. Il processo di progettazione del prodotto ora richiede un'iterazione più rapida, che non si basa più su lunghe simulazioni a livello di sistema:

1. Lavorando sul layout, il progettista può identificare rapidamente molti semplici problemi di alimentazione
2. Questi possono essere corretti all'interno del layout PCB senza dover esportare un modello
3. Quando è necessaria una valutazione completa del sistema, il modello viene esportato e consegnato a un ingegnere di simulazione

Per aiutare gli utenti a rimanere produttivi, gli strumenti EDA dovrebbero essere integrati direttamente nell'editor PCB. Il nuovo strumento Power Analyzer di Altium Designer offre esattamente le funzionalità che aiutano i team di sviluppo prodotto a semplificare il loro processo di valutazione e ottimizzazione.

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Collaborazione e lavoro di squadra

Affinché lo sviluppo di un prodotto funzioni in modo ottimale, è necessario che tutti dispongano di strumenti di collaborazione in grado di semplificare la comunicazione. Ecco solo alcune delle funzionalità di cui hanno bisogno i team di sviluppo prodotto:

• Gestione delle attività e assegnazione ai membri del team
• Funzionalità di confronto e unione delle differenze che si integrano con il controllo della versione
• Inserimento di commenti durante il processo di documentazione del progetto
• Accesso ai dati dei componenti in una piattaforma cloud sicura

Le funzionalità che consentono di commentare la documentazione di progettazione PCB facilitano la collaborazione durante tutto il processo di sviluppo del prodotto e nella produzione.

I progettisti che sviluppano tecnologie avanzate possono sfruttare le migliori funzionalità di sviluppo di prodotti elettronici nella versione più recente di Altium Designer®. I membri del team possono collaborare, condividere i dati di progettazione e creare processi di progettazione semplificati utilizzando la piattaforma Altium 365™. Vieni a scoprire le ultime funzionalità di Altium Designer.

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