Необходимые инструменты для проектирования печатных плат

Независимо от того, строите ли вы дом или разрабатываете печатную плату, вам нужны подходящие инструменты в вашем арсенале. Каждому дизайнеру необходимы CAD-инструменты для размещения компонентов, но даже программное обеспечение CAD, работающее с командной строкой, может быть использовано для точного размещения компонентов. С учетом того, что современные электронные устройства становятся все более сложными на всех уровнях, дизайнерам нужны инструменты, которые помогают ускорить выполнение основных задач проектирования.

Выбор подходящего набора инструментов для проектирования печатных плат требует взвешивания ряда возможных вариантов. На рынке существует множество программных пакетов с различными возможностями, и никто не имеет времени работать с бесплатной версией каждого программного пакета. Некоторые из этих платформ для проектирования все еще работают с тем же устаревшим рабочим процессом, который они использовали 20 лет назад. Имея это в виду, давайте рассмотрим некоторые основные инструменты, которые каждый дизайнер должен иметь в своем программном обеспечении для проектирования печатных плат.

Проектирование и захват схем

Ваша электронная схема подобна фундаменту дома. Все, что вы размещаете на вашей плате, основано на этом фундаментальном документе. Этот важный документ показывает, какие компоненты вам нужны для вашей платы, как они соединены, а также расположение питания и заземления. С правильным редактором схем вы можете легко планировать вашу компоновку и аннотировать ваши платы.

Работа с редактором схем помогает поддерживать порядок на вашей плате, но работа с одной схемой может стать неудобной, когда ваши проекты начинают усложняться. Как только вы начинаете включать в свою плату несколько функций, вы можете поддерживать порядок, работая с иерархическими схемами. Это позволяет вам разделять компоненты на разные схемы в зависимости от того, как они вписываются в функциональные блоки, и вы можете определять родительско-дочерние отношения между вашими схемами.

Работа с инструментами проектирования многослойных печатных плат не только помогает вам оставаться организованным, но и позволяет легко дублировать группы компонентов в иерархических схемах. Как только вы зафиксируете вашу схему как начальную компоновку, эти дублированные группы компонентов переносятся на вашу новую плату. Затем вы можете начать прокладывать трассы между компонентами, а также размещать ваши соединения питания и земли.

Иерархические схемы помогают вам определять отношения между различными блоками на вашей печатной плате

Функции трассировки

После того, как ваша схема будет зафиксирована в виде начальной компоновки, ваши инструменты CAD будут готовы помочь вам разместить компоненты и проложить трассы. Прокладка трасс — это критически важная задача, которая определяет физические соединения между компонентами на вашей плате. С простыми проектами легко проложить каждое соединение вручную и проверить вашу компоновку на соответствие правилам проектирования. Но по мере усложнения платы и увеличения количества необходимых соединений, инструменты, способные автоматизировать процесс трассировки, могут сэкономить вам огромное количество времени.

Дебаты о достоинствах автотрассировщиков и интерактивных трассировщиков, кажется, вечны. Для простых плат, которые не включают дифференциальные пары, большое количество сигнальных сетей или ограничения на количество переходных отверстий в соединении, автотрассировщики все еще могут создать приемлемую компоновку. Обратите внимание, что в этих случаях ваш автотрассировщик создаст лучшую компоновку, если вы сможете определить подходящую стратегию трассировки.

Вот где авто-интерактивная трассировка становится важным инструментом проектирования печатных плат. Авто-интерактивный трассировщик сочетает в себе лучшие аспекты автотрассировщика и интерактивного трассировщика. Вы можете вручную определить промежуточные точки вдоль соединения для данной сигнальной сети, и инструмент автоматически проложит трассы в сети между исходным компонентом, этими промежуточными точками и вашим компонентом нагрузки.

Создание такой компоновки значительно упрощается с помощью автоинтерактивного маршрутизатора

Анализ целостности сигнала и распределения питания

Когда речь заходит о целостности сигнала, современные цифровые ИС переключаются настолько быстро, что обеспечение чистоты сигналов становится важным аспектом для практически любого разработчика. Обеспечение целостности сигнала действительно требует проектирования правильного слоевого стека, геометрии дорожек и земляной плоскости для вашего конкретного приложения. Все это задачи для инструментов САПР, маршрутизации и проектирования плат.

Если вы работаете с подходящим пакетом для анализа целостности сигнала, вы можете изучать волновые формы отражений и перекрестных помех в различных сетях. Это помогает вам определить, когда необходима терминирование и какую согласующую сеть следует использовать в различных дорожках.

Когда дело доходит до распределения питания и теплового управления, работа с анализатором сети распределения питания (PDNA) позволяет вам определить потери IR по всем вашим дорожкам, плоскостям питания и земли, а также сквозным отверстиям. Ваш PDNA должен предоставлять результаты напряжения и плотности тока в интуитивно понятном формате вывода. Лучшие инструменты покажут вам интерактивную цветовую карту, позволяющую визуально осмотреть вашу плату на предмет потенциальных проблем с тепловым режимом питания и чрезмерного падения IR.

Цветовая карта, показывающая распределение питания по печатной плате

Инструменты проектирования печатных плат, построенные на движке, управляемом правилами

Возможно, самой важной частью проектирования печатных плат является обеспечение соответствия вашего дизайна основным правилам проектирования. Функции вашего дизайна должны проверять данные вашего проекта на соответствие этим правилам по мере создания макета, позволяя вам быстро выявлять проблемы и исправлять их по мере необходимости. Ваши правила дизайна также могут ограничивать функциональность вашего САПР и функций трассировки, помогая вам соответствовать важным стандартам в вашем проекте.

Другие пакеты для проектирования печатных плат разделяют эти важные функции на разные программы, заставляя вас экспортировать и повторно импортировать ваши данные, когда вы переходите между программами. Вам придется придумывать сложные обходные пути, когда выходят новые версии, и существует реальный риск, что ваши старые данные внезапно станут недоступны. Рабочие процессы и интерфейсы в этой среде несогласованны по всем инструментам проектирования, что усугубляет кривую обучения и снижает производительность проектирования.

Altium Designer^® содержит все критически важные функции, описанные здесь, и множество других в единой, управляемой правилами платформе проектирования. Вы получите доступ ко всем этим инструментам проектирования печатных плат в одной программе. Если вы заинтересованы в получении дополнительной информации об Altium Designer, вы можете скачать бесплатную пробную версию и получить доступ к лучшим в отрасли функциям компоновки, трассировки и моделирования. Обратитесь к эксперту Altium сегодня, чтобы узнать больше.