회로도 캡처란 무엇인가요?

간단히 말해, 회로도 캡처란 페이퍼 설계를 회로 시뮬레이션이나 PCB 설계 패키지와 같은 소프트웨어 도구가 처리할 수 있는 전자적 표현으로 변환하는 프로세스입니다. 좀 더 구체적으로 말하면 회로도 캡처('회로도 입력'이라고도 함)는 회로도 시트에 부품을 배열하고 이들 사이의 연결을 정의하는 프로세스입니다. 사용자는 시뮬레이션을 실행하거나 물리적 레이아웃을 생성할 준비가 됐을 때 이런 식으로 다른 설계 도구에서 사용할 수 있는 논리적/전기적 설계를 생산하게 됩니다.

사실 설계 소프트웨어는 사용자가 부품을 회로도에 배열하는 방법에 대해 별로 신경 쓰지 않습니다. SPICE 및 PCB 레이아웃 도구와 같은 회로 시뮬레이션 패키지는 사용자가 여러 부품의 핀 간에 정의하는 연결에만 신경을 씁니다. 이러한 연결을 '네트'라고 하며, 실제로 물리적 PCB 레이아웃에 반영될 여러 네트를 만드는 작업이 바로 회로도 캡처입니다. 회로도 편집기 소프트웨어에서 볼 수 있는 그래픽 인터페이스는 사용자가 설계를 생성할 때부터 PCB 레이아웃으로 전환할 때까지 체계적으로 구성하는 데 도움이 됩니다.

1. 기본 원칙
2. 경험 법칙
3. 회로 시뮬레이션
4. PCB 레이아웃으로의 전환

기본 원칙

회로 다이어그램에는 기본적으로 여러 부품과 해당 부품의 연결이 포함됩니다. 이들은 단순한 저항 부터 복잡한 집적 회로 칩 또는 FPGA에 이르는 전자 부품일 수도 있고 커넥터, 다이얼, 스위치와 같은 기계 부품일 수도 있습니다.

회로도 캡처 프로세스는 해당 환경과의 전기적 연결 등 작동에 필요한 회로 설계 내의 모든 것을 포함해야 합니다. 따라서 세부 사항에 주의를 기울이는 것이 매우 중요합니다. 도식적으로 캡처된 회로 설계에서 무언가가 빠지게 되면 일이 예상대로 진행되지 않을 때 골치가 아파질 수 있으며 비용이 많이 드는 진단 및 수정 작업이 초래될 수도 있습니다.

회로도 캡처 프로세스의 출력은 보통 시뮬레이션 프로그램이나 PCB 설계 패키지와 같은 다른 소프트웨어 도구로 가져올 수 있는 넷리스트 형식입니다. 일부 설계 프로그램에서는 설계에서 무언가를 수정할 때마다 수동으로 넷리스트를 내보내고 다시 가져와야 합니다. 그러면 회로도와 PCB 레이아웃이 동일한 연결 세트를 표시하도록 프로젝트가 다시 동기화됩니다. 한편 다른 설계 소프트웨어에서는 넷리스트 파일을 볼 수 없습니다. 사용자가 빠르게 PCB 레이아웃으로 이동할 수 있도록 설계 소프트웨어가 자동으로 이 동기화를 처리하기 때문입니다.

경험 법칙

회로도 캡처 시에는 부품 모델이 도면에 배치되고 전선으로 연결되는 그래픽 인터페이스에서 작업하게 됩니다. 시간을 절약하고 회로도 시트를 읽기 쉽게 만드는 데 도움이 되는 몇 가지 기본 방법은 다음과 같습니다.

• 부품은 신호가 왼쪽(입력)에서 오른쪽(출력)으로 흐르도록 배치해야 합니다. 또한 전원은 위에서 아래로 공급해야 합니다. 즉, 전원 포트는 상단에 배치하고 접지는 하단에 배치해야 합니다. 이 규칙으로 인해 회로도를 보는 사람이라면 누구나 신호가 어디에서 어디로 흐르는지, 어떤 회선이 신호를 전달하고 어떤 회선이 전력을 전달하는지 즉시 이해할 수 있습니다.
• 모든 레이블은 사용자가 잠재적 문제를 이해하고 강조하는 데 도움이 되도록 일관된 명명 규칙을 따라야 합니다. 예를 들어 전원 공급 회선으로 레이블이 지정되었으나 신호 회선으로 배치된 연결은 즉시 눈에 띄므로 레이아웃 및 제조 전에 회로 설계를 더 쉽게 디버그할 수 있게 만듭니다.
• 혼동을 피하기 위해 가능하면 회선은 교차하거나 합치지 말아야 합니다. 교차하는 전선은 의도와 달리 연결된 회선처럼 보일 수도 있습니다. 전원 공급 장치 연결에 범용 기호를 사용하면 회선 수를 줄여 회로도를 더 명확하게 만들 수 있습니다. 회선을 교차해야 하는 경우에는 이를 명확히 인지할 수 있도록 하고, 회선을 합치는 경우에는 세 개 이하로 제한하세요. 네 개 이상의 회선이 한 지점에서 만나면 의도치 않게 회선이 교차하는 것으로 오인을 불러올 수 있습니다.
• 회로도가 너무 커서 페이지가 여러 개인 경우에는 페이지 전반에 기능 블록을 임의로 배치하지 말고 각 페이지에 완전한 기능 블록이 포함되도록 부품을 분리하세요. 페이지 간의 회선 연결은 식별 가능해야 합니다. 일부 설계 소프트웨어는 '포트'라는 개체를 사용하여 서로 다른 두 시트 간의 연결을 나타내는데, 이는 연결이 다른 회로도 시트로 이어지고 있음을 명확히 하는 모범 사례입니다.
• 일부 부품에는 디커플링 커패시터, 회선 필터, 방전(ESD) 보호 등 기능 설계의 일부가 아닌 추가 부품이 필요하다는 점을 잊지 마세요. 장치가 실제로 작동하는 데 필요한 부품 중 다수는 내장되어 있지 않아서 외부 부품으로 추가해야 합니다. 하지만 이를 잊어버리고 회로도 캡처에 포함하지 않으면 회로 시뮬레이션 결과가 무효화되며 완제품이 동작하지 않을 수 있습니다.
• 마지막으로, 회로도의 어떤 측면이 명확하지 않은 경우에는 설명 노트를 추가하세요. 이러한 노트는 나중에 회로도를 보다가 당시에 내린 일부 설계 결정이 기억나지 않을 때 스스로에게 도움이 됩니다. 팀으로 작업하는 경우에는 설계 의도가 명확해지기 때문에 팀원에게도 도움이 됩니다.

회로 시뮬레이션

시뮬레이션 도구는 회로도 설계를 가져오고, 입력을 활성화하고, 이론적 출력을 모니터링하는 데 사용됩니다. 설계자는 이러한 도구를 사용하여 모든 가능한 입력 조건에서 회로 다이어그램 또는 회로 설계 그룹을 테스트하고, 회로가 예상대로 작동하는지 확인하고, 구현하는 장치의 전반적인 요구 사항에 대해 회로를 검증할 수 있습니다. 표준 시뮬레이션 도구는 대부분의 회로도 편집기 애플리케이션에 내장되어 있는 SPICE입니다.

회로도에 포함된 각 부품 및 입력 신호에는 작동하는 매개변수 및 성능 특성을 정의해야 합니다. 표준 부품에 대한 세부 정보는 데이터 라이브러리에서 사용할 수 있는 경우가 많지만, 맞춤형 또는 특수 부품에는 이 정보를 수동으로 정의하고 입력해야 할 수 있습니다. 사용하는 데이터가 좋아야 시뮬레이션 결과도 좋다는 점을 기억하세요. 아무리 작은 오류라도 잘못 판단될 소지가 있거나 대표성이 없는 결과를 낳을 수 있으며, 이는 조립된 장치가 작동할 때가 되어서야 명백히 보일 수 있습니다.

기억해야 할 중요한 점은 회로가 완벽한 조건 상에서 어떻게 작동할지를 시뮬레이션 도구가 알려 준다는 것입니다. 따라서 모델에 추가되지 않는 한, 시뮬레이션 도구는 임피던스 또는 복사성 노이즈 생성으로 인한 트레이스 손실과 같은 실제 효과를 고려하지 않습니다. 또한 수신된 복사성 또는 전도성 노이즈 방출로 인한 간섭, 신호 회선 간의 크로스토크 및 기타 간접 효과도 고려하지 않습니다. 훌륭한 설계자는 이러한 요인에 대한 회로 설계의 취약성을 조사하고, 이를 트레이스 최소 폭 및 최대 길이 매개변수, 트레이스 분리 제약 조건, 쉴딩 / screening 요구 사항 등의 제약 조건을 PCB 설계에 적용합니다.

PCB 레이아웃으로의 전환

회로도가 완성되어 PCB 레이아웃 프로세스를 시작할 준비가 된 경우 설계 도구를 사용하면 물리적 설계로의 전환을 자동화하는 데 도움이 됩니다. 최고의 도구는 회로도 편집기에서 넷리스트를 내보낸 후 이를 PCB 편집기로 다시 가져오는 대신 이 프로세스를 건너뛰고 부품 데이터를 새 PCB 레이아웃으로 바로 가져올 수 있습니다. 그래도 항상 기판 제조에 전념하기 전에 회로도 시트의 각 회로 다이어그램을 다시 확인하세요. 대부분의 패키지에는 개방 및 단락과 같이 놓치기 쉬운 오류를 알아낼 수 있는 규칙 검사 기능이 포함되어 있지만, 이러한 기능은 수동으로 회로도 설계를 검토하는 것을 대신할 수 없습니다.

회로도 캡처란 설계자가 회로를 시뮬레이션하여 설계를 검증한 후 최소한의 노력으로 최적의 PCB 레이아웃을 생성할 수 있게 해 주는 프로세스입니다. 하지만 프로세스의 각 단계에서 설계자는 다음 단계에 영향을 미치는 오류를 방지하기 위해 신중한 검사를 수행해야 합니다. 시뮬레이션 도구 및 PCB 설계 패키지는 회로도 시트에서 PCB 레이아웃으로의 전환을 자동화하여 설계자가 더 쉽게 작업할 수 있게 해 줍니다. 하지만 이는 절대 완벽하지 않으므로 설계자는 철저한 검토 없이 도구의 출력에 의존해서는 안 됩니다.

회로 설계자, PCB 레이아웃 엔지니어 및 시뮬레이션 엔지니어는 Altium Designer®의 완벽한 회로도 캡처 도구 세트를 신뢰합니다. 설계를 완료하여 제조를 위해 공유할 준비가 된 경우 Altium 365™ 플랫폼을 사용하면 쉽게 협업하고 프로젝트를 공유할 수 있습니다.

Altium 365에서 Altium Designer로 할 수 있는 작업은 이보다 훨씬 많습니다. 지금 바로 Altium Designer + Altium 365 무료 평가판을 시작해 보세요.