Какой инструмент для проектирования печатных плат лучше всего подходит студентам?

Сегодняшние студенты инженерных специальностей по-прежнему понимают важность проектирования и производства печатных плат как части современной инженерной программы. Это означает, что заинтересованным студентам понадобится программное обеспечение, которое поможет отточить навыки проектирования. Существует несколько вариантов ПО для проектирования печатных плат, работающих как нативно на настольном компьютере/ноутбуке, так и в облаке. В этой статье мы рассмотрим некоторые из этих вариантов.

Что студенты ищут в ПО для проектирования печатных плат

Студентам нужна CAD-платформа, которая помогает начать проектирование с первого дня, без лишних функций управления данными или интеграций, которые часто считаются «корпоративным уровнем». Им нужны инструменты, позволяющие сразу приступить к проектированию схем, запуску моделирования и созданию топологии печатных плат с использованием стандартных CAD-функций.

Чаще всего студенты выбирают ПО для проектирования печатных плат со следующими характеристиками:

Низкая стоимость или, желательно, бесплатное ПО - Каждый студент живет в рамках бюджета, поэтому неудивительно, что студенты выбирают ПО, не требующее затрат на лицензию.

Простота использования - У большинства студентов нет формальной подготовки или опыта проектирования печатных плат в рамках учебных занятий, поэтому им нужна платформа с интуитивно понятными базовыми функциями и легко осваиваемыми расширенными возможностями.

Поддержка поставщика или сообщества - Поставщик инструмента или сообщество open-source должны предоставлять пользователям поддержку через примеры проектов, библиотеки компонентов и обучающие материалы по проектированию.

Доступ к CAD-моделям - Прежде чем пользователи смогут что-либо делать в топологии печатной платы, им понадобится доступ к CAD-моделям для условных графических обозначений на схеме, посадочных мест PCB и 3D-моделей корпусов компонентов.

Возможности карьерного роста - Приведет ли изучение приложения для проектирования печатных плат к получению высокооплачиваемой должности в компании? Смогут ли пользователи создавать в этих инструментах сложное аппаратное обеспечение?

Давайте рассмотрим четыре популярных варианта ПО для проектирования печатных плат для студентов: EasyEDA, KiCad, Altium Designer и CircuitMaker.

EasyEDA

Платформа EasyEDA работает в облаке и популярна среди любителей, ищущих бесплатное ПО для проектирования печатных плат. Она включает все базовые функции, которые ожидаются от такого ПО: создание схем, размещение элементов на PCB, простую трассировку и формирование производственных файлов.

Ключевые особенности EasyEDA:

• Доступ к номенклатуре компонентов LCSC
• Создание плат с небольшим количеством слоев
• Поддержка только жестких плат
• Возможность скачать производственные файлы и использовать их где угодно

Изображение: Shawn Hymel

Хотя это удобное приложение для проектирования печатных плат для новых пользователей, у него есть серьезные недостатки, которые не позволяют использовать его в профессиональной среде. Отсутствие расширенных функций трассировки, которые являются стандартом в других инструментах, отсутствие доступа к отраслевой информации о цепочке поставок и компонентах, а также медленный пользовательский интерфейс — лишь некоторые из причин, по которым EasyEDA не используется профессионально. Эти факторы практически исключают реальные карьерные возможности для студентов, которые изучают только EasyEDA; вы не найдете вакансий с требованием владения EasyEDA!

Проще говоря, EasyEDA недостаточно для разработки аппаратуры профессионального уровня; это исключительно учебный инструмент для любителей и студентов. Перечисленные выше ограничения и отсутствие многих базовых функций не соответствуют реальным практикам проектирования компаний, которые разрабатывают и производят реальные продукты.

KiCad EDA

KiCad — одна из самых популярных бесплатных программ для проектирования печатных плат благодаря широкой поддержке open-source сообщества и преданной группе разработчиков. Многие пользователи KiCad также работают с платными платформами проектирования, получая доступ к более продвинутым функциям, и со временем эти функции постепенно появляются и в KiCad.

Ключевые особенности KiCad:

• Создание схем и топологии PCB в одном приложении
• Больше инструментов размещения и трассировки, чем в EasyEDA
• Пользователи могут создавать некоторые пользовательские функции с помощью скриптов
• Доступ к библиотеке компонентов для быстрого старта новых проектов

Хотя KiCad за последние годы значительно продвинулся вперед, его главный недостаток заключается в том, что он не используется профессионально для сложных и дорогостоящих проектов, что ограничивает карьерные возможности. В требованиях к вакансиям в области профессионального проектирования печатных плат и электротехники в подавляющем большинстве случаев указывается платная платформа проектирования, причем наиболее популярной является Altium Designer.

Среди отсутствующих функций — поддержка rigid-flex, инструменты автоматизированной поддержки высокоскоростного цифрового проектирования, работа с проектами с большим количеством слоев, а также функции поддержки и автоматизации подготовки производственного выпуска. Именно здесь инженеры начинают смотреть в сторону такой платформы, как Altium Designer, для поддержки более сложных проектов.

Altium Designer

Студенты часто работают с Altium Designer, получая доступ к лицензии через свое учебное заведение или в составе исследовательской группы. Altium Designer — это приложение для проектирования печатных плат профессионального уровня с самым большим числом пользователей среди платных платформ проектирования. Пользователи могут проектировать буквально любой тип печатных плат, который может быть изготовлен промышленным способом, включая rigid-flex, полностью гибкие конструкции, печатные схемы, molded interconnect devices (MID) и многоплатные системы.

Ключевые особенности Altium Designer:

• По умолчанию поддерживает проекты с большим количеством листов схем, вариантов компоновки и компонентов
• Функции высокоскоростного цифрового проектирования, автоматизирующие трассировку и анализ
• Полностью настраиваемый механизм правил
• Встроенная поддержка rigid-flex, flex, многоплатных систем и HDI-плат

Этот список функций лишь поверхностно отражает возможности программы и не включает функции корпоративного уровня, доступные в программе даже в рамках стандартного варианта лицензии. Эти базовые возможности делают Altium Designer соответствующим потребностям инженерных компаний и OEM-производителей, создающих сложные продукты. Это означает, что студенты могут получить серьезное карьерное преимущество, если освоят Altium Designer еще во время учебы.

Хотя Altium Designer создавался для профессиональных разработчиков, им пользуются многие студенты, которые хотят улучшить свои навыки и подготовиться к карьере в электронной промышленности. Кроме того, по сравнению с KiCad он значительно повышает производительность; многие встроенные функции в Altium Designer начинают работать сразу, как только вы приступаете к проектированию, тогда как в KiCad пользователю требуется писать собственный скрипт, чтобы получить ту же возможность.

CircuitMaker

CircuitMaker — это бесплатное приложение для проектирования печатных плат, реализующее многие из тех же функций, что и в Altium Designer. В нем убраны многие более продвинутые функции корпоративного уровня, необходимые крупным организациям, и вместо этого акцент сделан на упрощенном процессе проектирования с мощными инструментами трассировки. Оно ориентировано на жесткие печатные платы с умеренным количеством слоев — именно такие проекты обычно создают студенты, любители и начинающие разработчики.

Ключевые особенности CircuitMaker:

• Похожий профессиональный набор инструментов, как в Altium Designer
• Быстрое размещение, трассировка и создание компонентов
• Поддержка многолистовых схем и PCB с большим количеством слоев
• Совместное проектирование с Fusion 360 для механической части

В таблице ниже приведено полное сравнение функций CircuitMaker и Altium Designer. Перекрывающиеся функции по сути одинаковы с точки зрения доступа через меню/панели, эффективности и сочетаний клавиш. Инструменты также используют абсолютно одинаковый рабочий процесс и имеют схожий формат данных.

Благодаря сходству и пересечению ряда функций CircuitMaker открывает отличные карьерные перспективы для студентов, которые хотят профессионально работать разработчиками печатных плат или инженерами-электриками. Функции инструмента и рабочий процесс в CircuitMaker очень близки к возможностям Altium Designer, что делает переход к профессиональным функциям Altium Designer быстрым и бесшовным.

Начните обучение с CircuitMaker

CircuitMaker изначально был создан компанией Altium как инструмент проектирования печатных плат для сообщества makers. Однако это также отличное приложение для студентов, которые хотят изучать проектирование печатных плат. То, что делает CircuitMaker действительно отличным выбором, — это то, что по сути он представляет собой приложение «Altium Designer Lite» со многими теми же функциями. Некоторые продвинутые возможности были удалены, но основные функции работы со схемами, размещением, трассировкой и библиотеками полностью сохранены.

Когда вы будете готовы начать работать в Altium Designer, перенести проекты из CircuitMaker в Altium Designer будет невероятно просто. Altium Designer может напрямую открывать и изменять файлы CircuitMaker. В отличие от конвертации между CAD-инструментами разных поставщиков, ваши преобразованные проекты никогда не требуют исправлений или обновлений. Вы можете сразу начать работу с импортированным проектом в Altium Designer.

Стройте карьеру со студенческой лицензией Altium Designer

Студенты вполне объяснимо любят бесплатное ПО для проектирования печатных плат, но все высокооплачиваемые профессиональные должности требуют возможностей проектирования, которые есть только в платном ПО. Поскольку Altium Designer является самой востребованной платформой для проектирования печатных плат во всей электронной отрасли, изучение этого мощного программного обеспечения действительно окупается.

К счастью, студенты с действующим адресом электронной почты учебного заведения могут получить бесплатную студенческую лицензию на Altium Education и сразу получить доступ к программному обеспечению для некоммерческого использования. Altium Designer предоставляет студентам доступ к следующему уровню ПО для проектирования печатных плат, которое востребовано в небольших инженерных компаниях, крупных предприятиях и у успешных предпринимателей.

• Интегрированное моделирование SPICE в редакторе схем
• Поддержка импорта проектов LTspice и PSpice
• Автоматизированные функции контроля целостности сигнала для стандартных вычислительных интерфейсов (DDR, MIPI, Ethernet и т. д.)
• Расширенные функции полуавтоматической и полностью автоматической трассировки
• Прямой просмотр складских запасов компонентов и их жизненного цикла в нескольких местоположениях
• Автоматизируйте процесс экспорта производственных файлов
• Автоматическое создание чертежей в Altium Draftsman
• Автоматизированное создание посадочных мест в соответствии с IPC

Читатели заметят, что в приведённом выше списке слово «автоматизированный» встречается много раз; это связано с тем, что многие более простые задачи можно полуавтоматизировать или полностью автоматизировать, не исключая при этом человека из цикла проверки.

Эти функции также позволяют выполнять более сложные задачи, которые в KiCad или EasyEDA либо крайне трудно реализовать, либо вообще невозможно. В следующем разделе показан пример, часто встречающийся в коммерческих проектах.

Пример сложной проектной задачи: трассировка DDR

Чтобы увидеть, насколько Altium Designer превосходит EasyEDA и KiCad, рассмотрим задачу, необходимую в более сложном проекте: трассировку DDR. В современной электронике трассировка DDR — это не обязательно что-то «продвинутое», а скорее необходимость во многих цифровых системах и коммерческих продуктах. Именно здесь Altium Designer выгодно отличается от CircuitMaker, EasyEDA и KiCad: он помогает автоматизировать создание правил, трассировку и настройку тайминга.

Для DDR3 и более быстрых шин проектировщику необходимо выполнить во время трассировки три основные задачи:

• Определить временные ограничения шины
• Автоматически обеспечивать требуемый импеданс проводников во время трассировки
• Согласовать задержки в цепях, в идеале без ручной подстройки длины

С помощью инструмента xSignals и встроенных функций трассировки проектировщик может быстро выполнить эти задачи и получить интерфейс DDR, который разведён, согласован по таймингу и проверен на соответствие правилам проектирования. В KiCad на эти задачи могут уйти часы ручной трассировки, а в EasyEDA такой уровень настройки и проверки невозможен.

Начните работу с образовательной лицензией

Студенты, получившие доступ к образовательной лицензии и освоившие эти инструменты, будут иметь серьёзное преимущество перед другими студентами, использующими только бесплатное ПО. Полный набор функций в Altium Designer востребован компаниями, работающими с современной сложной электроникой. Поэтому, если вы студент и ищете пакет ПО для проектирования печатных плат, не поддавайтесь соблазну бесплатных программ. Вместо этого сосредоточьтесь на использовании платформы проектирования, которая улучшит ваши навыки и карьерные перспективы.

Если вы хотите продвинуться в карьере разработчика, вам стоит начать изучать и использовать Altium Designer. Независимо от того, нужно ли вам создавать надёжную силовую электронику или сложные цифровые системы, свяжитесь с Altium Education, чтобы начать!

Часто задаваемые вопросы

Я студент или любитель. Какой инструмент для проектирования печатных плат лучше всего подходит студентам?

Если вы не можете оправдать стоимость лицензии Altium Designer, лучшим вариантом будет CircuitMaker. Это бесплатный инструмент для схемотехники и разводки печатных плат, построенный на базовой технологии Altium Designer, с онлайн-совместной работой и хранением проектов через персональное пространство Altium 365. CircuitMaker предлагает больше возможностей, чем KiCad, благодаря своим библиотечным инструментам, доступу к миллионам компонентов, проверенных производителями, и мгновенной видимости складских запасов дистрибьюторов прямо в CircuitMaker.

Могут ли студенты получить доступ к образовательной лицензии на продукты Altium?

Да, студенты могут использовать адрес электронной почты своего учебного заведения, чтобы получить доступ к студенческой лицензии Altium Designer; подробнее см. на education.altium.com.

Почему для любительских/студенческих проектов мне стоит использовать CircuitMaker вместо KiCad?

Главное преимущество CircuitMaker в том, что его рабочий процесс очень похож на Altium Designer, поэтому он подготавливает пользователей к переходу на более продвинутые коммерческие инструменты Altium.

Я хочу быть уверен, что развиваюсь в карьере. Каковы мои карьерные перспективы, если я научусь пользоваться продуктами Altium?

Большое преимущество CircuitMaker в том, что он использует тот же рабочий процесс и инструменты, что и Altium Designer, поэтому он готовит вас к использованию Altium Designer в рамках обычной работы. В отличие от этого, KiCad редко указывается как обязательный навык в высокооплачиваемых вакансиях.

Где я могу найти проекты печатных плат с открытым исходным кодом, которые помогут мне изучить проектирование печатных плат?

Отличным ресурсом для доступа к проектам с открытым исходным кодом является GitHub. Многие пользователи выкладывают свои проекты печатных плат для бесплатного скачивания по стандартной лицензии open-source. На GitHub также доступно множество библиотек компонентов.

Могу ли я получить доступ к примерам проектов в CircuitMaker, которые помогут мне изучить проектирование печатных плат?

Да, CircuitMaker предоставляет пользователям доступ к примерам проектов через сайт CircuitMaker. Пользователи могут публично делиться своими проектами и делать их доступными для бесплатного скачивания.