As Ferramentas Essenciais de que Você Precisa para o Design de PCB

Seja construindo uma casa ou projetando uma PCB, você precisa das ferramentas certas na sua caixa de ferramentas. Todo designer precisa ter ferramentas CAD para a colocação de componentes, mas até softwares CAD baseados em linha de comando podem ser usados para uma colocação precisa de componentes. Com os dispositivos eletrônicos modernos se tornando mais complexos em todos os níveis, os designers precisam de ferramentas que ajudem a acelerar tarefas essenciais de design.

Escolher o conjunto certo de ferramentas de design de PCB requer avaliar várias opções potenciais. Existem muitos pacotes de software no mercado com diferentes capacidades, e ninguém tem tempo para trabalhar com uma versão de teste gratuita de cada pacote de software. Algumas dessas plataformas de design ainda trabalham com o mesmo fluxo de trabalho desatualizado que usavam há 20 anos. Com isso em mente, vamos dar uma olhada em algumas ferramentas essenciais que todo designer precisa ter em seu software de design de PCB.

Projeto e Captura de Esquemáticos

Seu esquemático eletrônico é como a fundação de uma casa. Tudo o que você coloca na sua placa é baseado neste documento fundamental. Este documento importante mostra quais componentes você precisa para sua placa, como eles estão conectados e a localização das conexões de energia e terra. Com o editor de esquemáticos certo, você pode facilmente planejar seu layout e anotar suas placas.

Trabalhar com um editor de esquemáticos mantém sua placa organizada, mas trabalhar com um único esquemático pode se tornar difícil à medida que seus projetos começam a se tornar mais complexos. Uma vez que você começa a incluir múltiplas capacidades em sua placa, você pode manter as coisas organizadas trabalhando com esquemáticos hierárquicos. Isso permite que você separe componentes em diferentes esquemáticos baseados em como eles se encaixam em blocos funcionais, e você pode definir relações de pai-filho entre seus esquemáticos.

Trabalhar com ferramentas de design de PCB multi-canal não apenas ajuda você a se manter organizado, mas também permite duplicar facilmente grupos de componentes dentro de esquemáticos hierárquicos. Uma vez que você captura seu esquemático como um layout inicial, esses grupos duplicados de componentes são transferidos para sua nova placa. Você pode então começar a traçar conexões entre componentes, bem como posicionar suas conexões de energia e terra.

Esquemáticos hierárquicos ajudam você a definir relações entre diferentes blocos em seu PCB

Recursos de Roteamento

Uma vez que seu esquemático é capturado como um layout inicial, suas ferramentas CAD estarão prontas para ajudá-lo a posicionar seus componentes e traçar as conexões. O roteamento é aquela tarefa crítica que define as conexões físicas entre os componentes na sua placa. Com designs simples, é fácil rotear cada conexão manualmente e verificar seu layout contra as regras de design. Mas à medida que sua placa se torna mais complexa e o número de interconexões necessárias aumenta, ferramentas que podem automatizar o processo de roteamento podem economizar uma enorme quantidade de tempo.

O debate entre os méritos dos autorroteadores e roteadores interativos parece eterno. Para placas simples que não envolvem pares diferenciais, um grande número de redes de sinal ou restrições no número de vias em uma interconexão, autorroteadores ainda podem produzir um layout decente. Note que, nesses casos, seu autorroteador produzirá um layout melhor se você puder definir uma estratégia de roteamento apropriada.

É aqui que o roteamento auto-interativo se torna uma ferramenta importante de design de PCB. Um roteador auto-interativo mistura os melhores aspectos de um autorroteador e um roteador interativo. Você pode definir manualmente pontos de passagem ao longo de uma interconexão para uma determinada rede de sinal, e a ferramenta automaticamente traçará as conexões na rede entre o componente de origem, esses pontos de passagem e seu componente de carga.

Criar este tipo de layout é muito mais fácil com um roteador auto-interativo

Análise de Integridade de Sinal e Entrega de Energia

Quando se trata de integridade de sinal, os ICs digitais modernos comutam rápido o suficiente para que garantir que os sinais permaneçam limpos se torne uma consideração importante para quase qualquer projetista. Garantir a integridade do sinal realmente exige projetar a camada de empilhamento correta, geometria de trilha e plano de terra para sua aplicação específica. Todas essas são tarefas para ferramentas de CAD, roteamento e design de placa.

Se você trabalhar com o pacote de integridade de sinal correto, você pode examinar as formas de onda de reflexão e diafonia em diferentes redes. Isso ajuda você a determinar quando a terminação é necessária e qual rede de correspondência você deve usar em diferentes trilhas.

Quando se trata de entrega de energia e gestão térmica, trabalhar com um analisador de rede de entrega de energia (PDNA) permite que você determine as perdas de IR ao longo de suas trilhas, planos de energia e terra, e vias. Seu PDNA deve produzir resultados de densidade de tensão e corrente usando um formato de saída intuitivo. As melhores ferramentas mostrarão um mapa de cores interativo, permitindo que você inspecione visualmente sua placa para potenciais problemas térmicos de energia e queda excessiva de IR.

Mapa de cores mostrando a entrega de energia ao longo de uma PCB

Ferramentas de Design de PCB Baseadas em um Motor Orientado por Regras

Talvez a parte mais importante do projeto de PCB seja garantir que seu design esteja em conformidade com as regras básicas de design. As funcionalidades do seu design devem verificar seus dados de design contra essas regras à medida que você cria seu layout, permitindo que você identifique rapidamente problemas e os corrija conforme necessário. Suas regras de design também podem restringir a funcionalidade dos seus recursos de CAD e roteamento, ajudando você a cumprir com padrões importantes no seu design.

Outros pacotes de design de PCB separam essas funcionalidades importantes em diferentes programas, forçando você a exportar e reimportar seus dados à medida que transita entre programas. Você ficará preso a elaborar uma solução complicada quando novas versões forem lançadas e há um risco real de que seus dados antigos de repente se tornem inacessíveis. Os fluxos de trabalho e interfaces neste ambiente são inconsistentes entre as ferramentas de design, o que exacerba a curva de aprendizado e reduz a produtividade do design.

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