Jak nauczyć się projektowania PCB

Wstęp

Projektanci płytek drukowanych (PCB) są obecnie potrzebni bardziej niż kiedykolwiek wcześniej, a ta potrzeba będzie tylko rosnąć w przyszłości, ponieważ coraz więcej doświadczonych inżynierów projektowania PCB przechodzi na emeryturę, podczas gdy wyzwania i złożoność projektowania PCB wzrastają. Projektowanie PCB to już nie tylko „łączenie kropek”, ale skomplikowana nauka, która, jeśli zostanie zaniedbana, spowoduje, że zostaniesz z niefunkcjonującym produktem.

Niestety, projektowanie PCB zazwyczaj nie jest częścią programu nauczania na kierunku inżynierii elektrycznej na uniwersytetach. W rzeczywistości, nawet na najlepszych uniwersytetach – na jednym z nich miałem szczęście ukończyć studia inżynierskie – PCB były wspominane co najwyżej marginalnie, a główna część naszego kursu wydawała się dotyczyć rozwiązywania długich, trudnych równań ręcznie. 

Na szczęście, przyjaciel z uniwersytetu w tamtym czasie przypadkowo wprowadził mnie w świat projektowania PCB. Z jednej strony, droga od tego momentu do miejsca, w którym jestem teraz, była niesamowicie satysfakcjonująca, otwierając przede mną mnóstwo możliwości. Z drugiej strony, jednak, była dość trudna, ponieważ nie miałem przewodnika ani mentora na tej drodze.

Projektowanie PCB to temat bardzo szeroki i skomplikowany, a każdy, kto szuka pracy w dziedzinie projektowania PCB, musi być zaznajomiony z wieloma aspektami. Od projektów HDI, przez układy RF i płyty z sygnałami mieszanych, projektowanie pod kątem produkcji, po wszystko pomiędzy.

W tym blogu zebrałem listę zasobów (zarówno darmowych, jak i płatnych), które pomogły mi i podniosły moje umiejętności projektowania PCB na wyższy poziom. 

Doświadczenie praktyczne

Szczególnie dla młodszych inżynierów i studentów inżynierii, moją główną radą jest zdobycie praktycznego doświadczenia. Po prostu wybierz projekt lub problem, który chciałbyś rozwiązać (związany z elektroniką) i spróbuj go rozwiązać.

Nic nie uczy lepiej niż doświadczenie praktyczne, obserwowanie co działa, a co nie, i ostatecznie popełnianie błędów.
Ponadto, koszty produkcji PCB i narzędzi do projektowania PCB gwałtownie spadły w ciągu ostatnich dekad i są więc w zasięgu budżetu typowego studenta.

YouTube

YouTube stał się niezwykle użyteczną platformą dla wielu tematów inżynieryjnych. Dotyczy to w szczególności projektowania PCB, gdzie można znaleźć mnóstwo przydatnych i szczegółowych informacji. Od podstaw projektowania PCB, przez tutoriale jak korzystać z Altium Designer, po zaawansowane tematy takie jak projektowanie HDI, rozwijanie BGA i więcej.

Trzeba jednak uważać – choć YouTube jest użytecznym źródłem, należy zachować ostrożność, aby uniknąć dezinformacji. Aby Ci pomóc, moje trzy najlepsze źródła na YouTube dotyczące PCB to następujące:

• Altium
  Kanał YouTube Altium zawiera szeroki zakres filmów, w tym podcasty z ekspertami branżowymi, relacje z AltiumLive i więcej.
  Jednak dwa filmy w szczególności wyróżniają się, które poleciłem absolutnie każdemu zainteresowanemu projektowaniem PCB.
  Oba te filmy przedstawiają mojego osobistego bohatera projektowania PCB, Ricka Hartleya, i są pozycją obowiązkową do obejrzenia:
  
  „Jak osiągnąć właściwe uziemienie”
  oraz
  „Co Twoje pary różnicowe chciałyby, abyś wiedział” 
  
  Zaufaj mi, sposób, w jaki patrzysz na projektowanie PCB i je projektujesz, nigdy nie będzie taki sam po obejrzeniu tych filmów.
• Altium Academy
  Kolejne fantastyczne źródło wiedzy oferowane przez Altium dla inżynierów projektujących PCB na różnych poziomach doświadczenia. Zarówno początkujący, jak i doświadczeni inżynierowie znajdą tutaj coś nowego.
  
  Głównie prezentując treści autorstwa Zacha Petersona i Phila Salmony'ego, Altium Academy obejmuje szeroki zakres tematów od poradników Altium Designer, przez najlepsze praktyki projektowania PCB, podcasty, i więcej.
• Robert Feranec
  Kanał Roberta zawiera wiele filmów na temat bardziej zaawansowanych funkcji Altium Designer, jak również bardziej zaawansowanych projektów sprzętowych (na przykład trasowanie pamięci DDR). Prezentuje również wielu ekspertów (na przykład dr. Erica Bogatina) na swoim kanale, którzy szczegółowo wyjaśniają bardziej zaawansowane koncepcje.
• Phil’s Lab
  Przepraszam za bezwstydne autopromocje z mojej strony. Mój osobisty kanał na YouTube zwraca się do szerokiej grupy inżynierów. Od projektowania PCB, przez elektronikę analogową, po przetwarzanie sygnałów cyfrowych, i dalej. Tutaj zobaczysz, jak elektronika z realnego świata ożywa - od teorii do implementacji.

Kursy

Opuściwszy darmowy obszar YouTube, kolejnym gorąco polecany sposób na naukę projektowania PCB są dedykowane kursy. Tutaj wyróżniają się trzy oferty:

• PCE EDU
  Stowarzyszenie Inżynierii Obwodów Drukowanych podjęło i osiągnęło sukces w rozwiązaniu problemu braku profesjonalnych materiałów szkoleniowych dostępnych dla inżynierów projektujących PCB dzięki temu kursowi. Zaprojektowany we współpracy z Rickiem Hartleyem i Mikiem Creedenem.
• IPC CID/CID+
  IPC oferuje dwa kursy Certyfikowanego Projektanta Połączeń z akredytacją (CID lub zaawansowany CID+). Kursy te kładą szczególny nacisk na projektowanie z myślą o produkcji, jak sugeruje nazwa, na standardach IPC.
• Fedevel Academy
  Robert Feranec nie tylko prowadzi bardzo edukacyjny kanał na YouTube, ale również prowadzi Fedevel Academy. Platforma specjalnie zaprojektowana do oferowania kursów z zakresu projektowania sprzętu, ze szczególnym uwzględnieniem projektowania PCB i Altium Designer. 

Seminaria, Webinary i Konferencje

PCB West i PCB East to największe coroczne konferencje na temat projektowania PCB, z wielodniowymi sesjami szkoleniowymi, wystawami i możliwościami nawiązywania kontaktów. Świetny sposób na pozostanie na bieżąco z najnowszymi trendami w projektowaniu PCB, jak również na doskonalenie umiejętności projektowania PCB.

Ponadto, zwracaj uwagę na webinary oferowane przez PCEA. Uczestniczyłem w kilku z nich, ponownie z udziałem Ricka Hartleya, na przykład na temat routingu RF czy projektowania PCB DDR.

Książki

Na koniec, warto wspomnieć, że książki stanowią świetne źródło do podnoszenia umiejętności projektowania PCB. Rick Harley udostępnił część swojej listy lektur właśnie tutaj, na stronie z zasobami Altium.