PCB 설계에 필요한 필수 도구들

집을 짓든 PCB를 만들든, 올바른 도구가 공구상자에 있어야 합니다. 모든 디자이너는 부품 배치를 위한 CAD 도구를 갖추어야 하지만, 명령 줄 기반 CAD 소프트웨어도 정확한 부품 배치에 사용될 수 있습니다. 현대 전자 장치가 모든 수준에서 더 복잡해지면서, 디자이너는 필수 설계 작업을 가속화하는 데 도움이 되는 도구가 필요합니다.

적합한 PCB 설계 도구 세트를 선택하는 것은 여러 가지 가능한 옵션을 고려해야 합니다. 시장에는 다양한 기능을 가진 많은 소프트웨어 패키지가 있으며, 아무도 모든 소프트웨어 패키지의 무료 체험판을 사용해 볼 시간이 없습니다. 이러한 설계 플랫폼 중 일부는 20년 전에 사용하던 동일한 구식 워크플로우로 여전히 작동합니다. 이를 염두에 두고, 모든 디자이너가 자신의 PCB 설계 소프트웨어에 갖추어야 할 필수 도구를 살펴보겠습니다.

스키마틱 디자인 및 캡처

전자 스키마틱은 집의 기초와 같습니다. 보드에 배치하는 모든 것은 이 기초 문서를 바탕으로 합니다. 이 중요한 문서는 보드에 필요한 부품, 그들이 어떻게 연결되어 있는지, 전원 및 접지 연결의 위치를 보여줍니다. 올바른 스키마틱 편집기를 사용하면 레이아웃을 쉽게 계획하고 보드를 주석 처리할 수 있습니다.

스키마틱 편집기를 사용하면 보드를 정리할 수 있지만, 설계가 복잡해지기 시작하면 단일 스키마틱으로 작업하는 것이 다루기 어려워질 수 있습니다. 보드에 여러 기능을 포함하기 시작하면, 계층적 스키마틱을 사용하여 작업함으로써 사물을 정돈할 수 있습니다. 이를 통해 구성 요소를 기능 블록에 어떻게 맞는지에 따라 다른 스키마틱으로 분리할 수 있으며, 스키마틱 간에 부모-자식 관계를 정의할 수 있습니다.

다중 채널 PCB 설계 도구를 사용하는 것은 정돈을 유지하는 데 도움이 되는 것뿐만 아니라, 계층적 스키마틱 내에서 구성 요소 그룹을 쉽게 복제할 수 있게 해줍니다. 초기 레이아웃으로 스키마틱을 캡처하면, 이러한 복제된 구성 요소 그룹이 새 보드로 전송됩니다. 그런 다음 구성 요소 간에 트레이스를 라우팅하기 시작할 수 있으며, 전원 및 접지 연결을 배치할 수 있습니다.

계층적 스키마틱은 PCB 내에서 다른 블록 간의 관계를 정의하는 데 도움이 됩니다

라우팅 기능

회로도가 초기 레이아웃으로 캡처되면, CAD 도구가 구성 요소를 배치하고 트레이스를 라우팅하는 데 도움을 줄 준비가 되어 있습니다. 라우팅은 보드 상의 구성 요소 간의 물리적 연결을 정의하는 중요한 작업입니다. 간단한 설계의 경우, 각 연결을 수동으로 라우팅하고 레이아웃을 설계 규칙과 비교하는 것이 쉽습니다. 하지만 보드가 더 복잡해지고 필요한 상호 연결 수가 증가함에 따라, 라우팅 과정을 자동화할 수 있는 도구는 엄청난 시간을 절약해 줄 수 있습니다.

자동 라우터와 인터랙티브 라우터의 장점에 대한 논쟁은 영원한 것 같습니다. 차동 쌍, 많은 수의 신호 네트, 또는 상호 연결에 대한 비아 수 제약이 없는 간단한 보드의 경우, 자동 라우터는 여전히 괜찮은 레이아웃을 생성할 수 있습니다. 이 경우, 적절한 라우팅 전략을 정의할 수 있다면 자동 라우터가 더 나은 레이아웃을 생성할 것입니다.

이때 자동-인터랙티브 라우팅이 중요한 PCB 설계 도구가 됩니다. 자동-인터랙티브 라우터는 자동 라우터와 인터랙티브 라우터의 최고의 측면을 혼합합니다. 주어진 신호 네트에 대해 상호 연결을 따라 수동으로 웨이포인트를 정의할 수 있으며, 도구는 소스 구성 요소, 이 웨이포인트 및 부하 구성 요소 사이의 네트에서 트레이스를 자동으로 라우팅합니다.

이러한 유형의 레이아웃을 만드는 것은 자동 상호 작용 라우터

신호 무결성 및 전력 전달 분석

과 함께 훨씬 쉽습니다. 신호 무결성에 관해서는 현대 디지털 IC가 충분히 빠르게 전환되어 거의 모든 설계자에게 신호가 깨끗하게 유지되는 것이 중요한 고려 사항이 됩니다. 신호 무결성을 보장하는 것은 정말로 적절한 레이어 스택, 트레이스 기하학, 그리고 특정 애플리케이션에 대한 접지면을 설계하는 것을 요구합니다. 이 모든 것은 CAD, 라우팅, 보드 디자인 도구의 작업입니다.

올바른 신호 무결성 패키지와 함께 작업하면, 다른 네트에서 반사 및 크로스토크 파형을 검토할 수 있습니다. 이는 종단이 필요한 시기와 다른 트레이스에서 어떤 매칭 네트워크를 사용해야 하는지 결정하는 데 도움이 됩니다.

전력 전달 및 열 관리에 관해서는, 전력 전달 네트워크 분석기(PDNA)와 함께 작업하면 트레이스, 전력 및 접지 평면, 비아를 통한 IR 손실을 결정할 수 있습니다. PDNA는 직관적인 출력 형식을 사용하여 전압 및 전류 밀도 결과를 생성해야 합니다. 최고의 도구는 대화형 색상 맵을 보여주어 보드에서 잠재적인 전력 열 문제와 과도한 IR 강하를 시각적으로 검사할 수 있게 해줍니다.

PCB 전체에 전력 전달을 보여주는 색상 맵

규칙 기반 엔진에 구축된 PCB 디자인 도구

PCB 설계에서 가장 중요한 부분은 설계가 기본 설계 규칙을 준수하는지 확인하는 것일 수 있습니다. 설계 기능은 레이아웃을 생성함에 따라 설계 데이터를 이러한 규칙과 대조하여 문제를 신속하게 식별하고 필요에 따라 수정할 수 있도록 해야 합니다. 설계 규칙은 CAD 및 라우팅 기능의 기능을 제한할 수도 있어, 설계에서 중요한 표준을 준수하는 데 도움이 됩니다.

다른 PCB 설계 패키지는 이러한 중요한 기능을 다른 프로그램으로 분리하여, 프로그램 간에 이동할 때 데이터를 내보내고 다시 가져와야 합니다. 새 버전이 출시되었을 때 복잡한 우회 방법을 고안해야 하며, 이전 데이터가 갑자기 접근할 수 없게 될 실제 위험이 있습니다. 이 환경에서의 워크플로우와 인터페이스는 설계 도구 간에 일관성이 없어 학습 곡선을 가중시키고 설계 생산성을 저하시킵니다.

Altium Designer^®는 여기에 설명된 중요 기능들과 통합된, 규칙 기반 설계 플랫폼에서 더 많은 기능들을 포함하고 있습니다. 단일 프로그램에서 이러한 PCB 설계 도구들을 모두 사용할 수 있습니다. Altium Designer에 대해 더 알고 싶다면, 무료 체험판을 다운로드하여 업계 최고의 레이아웃, 라우팅, 시뮬레이션 기능에 접근할 수 있습니다. 오늘 Altium 전문가와 대화해보세요 더 알아보기 위해.