Niezbędne narzędzia, których potrzebujesz do projektowania PCB

Niezależnie od tego, czy budujesz dom, czy projektujesz PCB, potrzebujesz odpowiednich narzędzi w swoim zestawie. Każdy projektant musi posiadać narzędzia CAD do umieszczania komponentów, ale nawet oprogramowanie CAD oparte na linii poleceń może być używane do dokładnego umieszczania komponentów. Wraz ze wzrostem złożoności nowoczesnych urządzeń elektronicznych na wszystkich poziomach, projektanci potrzebują narzędzi, które pomagają przyspieszyć kluczowe zadania projektowe.

Wybór odpowiedniego zestawu narzędzi do projektowania PCB wymaga rozważenia wielu potencjalnych opcji. Na rynku dostępnych jest wiele pakietów oprogramowania o różnych możliwościach, i nikt nie ma czasu, aby pracować na darmowej wersji próbnej każdego pakietu oprogramowania. Niektóre z tych platform projektowych nadal pracują na tej samej przestarzałej metodologii, której używały 20 lat temu. Mając to na uwadze, przyjrzyjmy się niektórym niezbędnym narzędziom, które każdy projektant powinien mieć w swoim oprogramowaniu do projektowania PCB.

Projektowanie i przechwytywanie schematów

Twój schemat elektroniki jest jak fundament domu. Wszystko, co umieszczasz na swojej płytce, opiera się na tym podstawowym dokumencie. Ten ważny dokument pokazuje, jakie komponenty są potrzebne na twojej płytce, jak są połączone oraz lokalizację połączeń zasilania i masy. Posiadając odpowiedni edytor schematów, możesz łatwo planować układ i dodawać adnotacje do swoich płyt.

Praca z edytorem schematów pozwala utrzymać porządek na płytce, ale praca z pojedynczym schematem może stać się problematyczna, gdy twoje projekty zaczynają być bardziej skomplikowane. Gdy zaczniesz włączać do swojej płytki wiele funkcji, możesz utrzymać porządek, pracując ze schematami hierarchicznymi. Pozwala to oddzielić komponenty do różnych schematów w zależności od tego, jak wpasowują się one w bloki funkcjonalne, oraz możesz zdefiniować relacje rodzic-dziecko między swoimi schematami.

Praca z narzędziami do projektowania PCB wielokanałowego nie tylko pomaga utrzymać porządek, ale również umożliwia łatwe duplikowanie grup komponentów w ramach schematów hierarchicznych. Gdy zachowasz swój schemat jako wstępny układ, te zduplikowane grupy komponentów są przenoszone na twoją nową płytę. Następnie możesz zacząć trasować ścieżki między komponentami, jak również umieszczać połączenia zasilania i masy.

Schematy hierarchiczne pomagają zdefiniować relacje między różnymi blokami na twojej płytce PCB

Funkcje trasowania

Gdy Twój schemat zostanie przechwycony jako wstępny układ, Twoje narzędzia CAD będą gotowe, aby pomóc Ci umieścić komponenty i poprowadzić ścieżki. Trasowanie to kluczowe zadanie, które definiuje fizyczne połączenia między komponentami na Twojej płytce. W przypadku prostych projektów, ręczne trasowanie każdego połączenia i sprawdzanie układu pod kątem zasad projektowania jest łatwą sprawą. Jednak w miarę zwiększania się złożoności płytki i liczby wymaganych połączeń, narzędzia automatyzujące proces trasowania mogą zaoszczędzić ogromną ilość czasu.

Dyskusja na temat zalet autorouterów i interaktywnych routerów wydaje się być wieczna. Dla prostych płyt, które nie wymagają par różnicowych, dużej liczby sieci sygnałowych, czy ograniczeń co do liczby via na połączeniu, autoroutery nadal mogą wyprodukować przyzwoity układ. Zauważ, że w tych przypadkach Twój autorouter wyprodukuje lepszy układ, jeśli możesz zdefiniować odpowiednią strategię trasowania.

To tutaj auto-interaktywne trasowanie staje się ważnym narzędziem projektowania PCB. Auto-interaktywny router łączy w sobie najlepsze aspekty autoroutera i interaktywnego routera. Możesz ręcznie zdefiniować punkty pośrednie wzdłuż połączenia dla danej sieci sygnałowej, a narzędzie automatycznie poprowadzi ścieżki w sieci między komponentem źródłowym, tymi punktami pośrednimi, a Twoim komponentem obciążenia.

Tworzenie tego typu układu jest znacznie łatwiejsze z auto-interaktywnym routerem

Analiza integralności sygnału i dostarczania energii

Jeśli chodzi o integralność sygnału, nowoczesne cyfrowe układy scalone przełączają się na tyle szybko, że zapewnienie czystości sygnałów staje się ważną kwestią dla prawie każdego projektanta. Zapewnienie integralności sygnału naprawdę wymaga zaprojektowania odpowiedniej konfiguracji warstw, geometrii ścieżek i płaszczyzny masy dla konkretnej aplikacji. Wszystkie te zadania należą do narzędzi CAD, routingu i projektowania płytek.

Jeśli pracujesz z odpowiednim pakietem do integralności sygnału, możesz badać fale odbić i przeplotów w różnych sieciach. Pomaga to określić, kiedy konieczne jest zakończenie i który układ dopasowujący powinieneś użyć w różnych ścieżkach.

Jeśli chodzi o dostarczanie energii i zarządzanie termiczne, praca z analizatorem sieci dostarczania energii (PDNA) pozwala określić straty IR na całej długości ścieżek, płaszczyzn zasilania i mas oraz przelotek. Twój PDNA powinien produkować wyniki gęstości napięcia i prądu, używając intuicyjnego formatu wyjściowego. Najlepsze narzędzia pokażą Ci interaktywną mapę kolorów, pozwalającą wizualnie sprawdzić płytę pod kątem potencjalnych problemów termicznych zasilania i nadmiernego spadku IR.

Mapa kolorów pokazująca dostarczanie energii przez PCB

Narzędzia do projektowania PCB oparte na silniku zasad

Być może najważniejszą częścią projektowania PCB jest upewnienie się, że twój projekt spełnia podstawowe zasady projektowania. Funkcje twojego projektu powinny sprawdzać twoje dane projektowe pod kątem tych zasad, gdy tworzysz swój układ, pozwalając ci szybko identyfikować problemy i korygować je w miarę potrzeby. Twoje zasady projektowania mogą również ograniczać funkcjonalność twojego CAD-u i funkcji trasowania, pomagając ci przestrzegać ważnych standardów w twoim projekcie.

Inne pakiety do projektowania PCB oddzielają te ważne funkcje do różnych programów, zmuszając cię do eksportowania i ponownego importowania twoich danych, gdy przechodzisz między programami. Będziesz zmuszony wymyślić skomplikowane obejście, gdy zostaną wydane nowe wersje i istnieje realne ryzyko, że twoje stare dane nagle staną się niedostępne. Przepływy pracy i interfejsy w tym środowisku są niespójne w różnych narzędziach projektowych, co pogłębia krzywą uczenia się i obniża produktywność projektowania.

Altium Designer^® zawiera wszystkie kluczowe funkcje opisane tutaj, a także wiele innych, w zintegrowanej, opartej na zasadach platformie projektowej. Będziesz miał dostęp do wszystkich tych narzędzi do projektowania PCB w jednym programie. Jeśli jesteś zainteresowany dowiedzeniem się więcej o Altium Designer, możesz pobrać darmową wersję próbną i uzyskać dostęp do najlepszych w branży funkcji układania, trasowania i symulacji. Porozmawiaj z ekspertem Altium już dziś, aby dowiedzieć się więcej.