Diseño electrónico - Herramientas básicas necesarias para el diseño de PCB

Ya sea que estés construyendo una casa o un pcb, necesitas usar las herramientas correctas en la Caja de herramientas. Cada diseñador de PCB necesita usar herramientas CAD para colocar componentes, pero incluso el software CAD basado en la línea de órdenes se puede utilizar para colocar componentes con precisión. A medida que los dispositivos electrónicos modernos se vuelven cada vez más complejos a todos los niveles, los diseñadores necesitan herramientas que puedan ayudar a acelerar las tareas básicas de diseño.

Elegir la herramienta de diseño de PCB correcta requiere sopesar muchas opciones potenciales. Hay muchos paquetes de software con diferentes funciones en el mercado, y nadie tiene tiempo de probar cada paquete de software de forma gratuita. Algunas de estas plataformas de diseño siguen utilizando flujos de trabajo obsoletos utilizados hace 20 años. Teniendo esto en cuenta, echemos un vistazo a algunas de las herramientas básicas que cada diseñador necesita en el software de diseño de pcb.

Diseño y captura de esquemas

Tu esquema electrónico es como los cimientos de una casa. Todo lo que pones en la pizarra se basa en este documento básico. Este importante documento muestra los componentes necesarios para la placa de circuito, cómo conectarse y dónde se conectan la fuente de alimentación y el suelo. Con el editor de esquemas correcto, puede planificar fácilmente el diseño y las tablas de anotación.

El uso de un editor de esquemas puede mantener su placa de circuito ordenada, pero una vez que su diseño se vuelve más complejo, el uso de un solo esquema puede ser difícil de manejar. Una vez que comience a incluir múltiples funciones en el tablero, puede mantener la Organización utilizando esquemas jerárquicos. Esto le permite dividir los componentes en diferentes esquemas en función de cómo coincidan los componentes con los bloques funcionales, y puede definir la relación padre - hijo entre los esquemas.

El uso de herramientas de diseño de PCB multicanal no solo le ayuda a mantener la organización, sino que también puede copiar fácilmente los grupos de componentes en el esquema jerárquico. Una vez que capture el esquema como diseño inicial, estos conjuntos de piezas duplicados se transfieren a la nueva placa. A continuación, puede comenzar a cablear entre los componentes, así como colocar la fuente de alimentación y la conexión a tierra.

El esquema jerárquico le ayuda a definir la relación entre los diferentes bloques en el PCB

Función de enrutamiento

Después de capturar el esquema como el diseño inicial del pcb, sus herramientas CAD estarán disponibles en cualquier momento para ayudarlo a colocar componentes y rastros de cableado. El enrutamiento es una tarea clave para definir la conexión física entre los componentes en la placa. Con un diseño simple, es fácil organizar manualmente cada conexión y comprobar el diseño de acuerdo con sus reglas de diseño. Sin embargo, a medida que las placas de circuito se vuelven más complejas y aumenta el número de interconexiones necesarias, las herramientas que pueden automatizar el proceso de cableado pueden ahorrarle mucho tiempo.

El debate entre las ventajas de los routers automáticos e interactivos parece eterno. Para placas de circuito simples que no implican pares diferenciales, una gran red de señales o el número de agujeros en la interconexión, el cableado automático todavía puede generar un diseño adecuado. Tenga en cuenta que en estos casos, si puede definir una estrategia de enrutamiento adecuada, su autorouter producirá un mejor diseño.

Aquí es donde el cableado interactivo automático se ha convertido en una importante herramienta de diseño de pcb. El enrutamiento interactivo automático es el mejor aspecto del enrutamiento automático híbrido y el enrutamiento interactivo. Puede definir manualmente los puntos de ruta en la interconexión de una red de señalización dada, una herramienta que encaminará automáticamente los rastros en la red entre los componentes de origen, estos puntos de ruta y los componentes de carga.

Análisis de integridad de la señal y transmisión de potencia

En cuanto a la integridad de la señal, el interruptor del IC digital moderno es lo suficientemente rápido como para garantizar que la señal se mantenga limpia, lo que se ha convertido en una consideración importante para casi todos los diseñadores. Garantizar la integridad de la señal realmente requiere diseñar la pila de capas correcta, la geometría del rastro y el plano de tierra para su aplicación específica. Todo esto es tarea de las herramientas de diseño de cad, cableado y placas de circuito.

Si se utiliza el paquete de integridad de señal correcto, se pueden comprobar las formas de onda de reflexión y conversación cruzada en diferentes redes. Esto le ayuda a determinar cuándo necesita terminar y qué red coincidente debe usar en diferentes órbitas.

En cuanto a la transmisión eléctrica y la gestión térmica, el analizador de red de transmisión eléctrica (pdna) se puede utilizar para determinar las pérdidas ir de todo el rastro, la fuente de alimentación y la formación de tierra, así como de los agujeros. Su PDNA debe usar un formato de salida intuitivo para generar resultados de voltaje y densidad de corriente. Las mejores herramientas le mostrarán un mapa interactivo en color que le permitirá comprobar intuitivamente si hay posibles problemas de calor de la fuente de alimentación y caídas excesivas de ir en la placa de circuito.

El mapa de colores muestra la transmisión de potencia de todo el PCB

Herramientas de diseño de PCB basadas en motores impulsados por reglas

Tal vez la parte más importante del diseño de PCB es asegurarse de que su diseño cumple con las reglas básicas de diseño. Al crear un diseño, la función de diseño debe revisar los datos de diseño de acuerdo con estas reglas para detectar rápidamente el problema y corregirlo según sea necesario. Sus reglas de diseño también pueden limitar las funciones de las funciones de CAD y cableado, ayudándole a cumplir con estándares de diseño importantes.

Otros paquetes de diseño de PCB dividen estas funciones importantes en diferentes programas, lo que le obliga a exportar y volver a importar datos a medida que se mueve entre programas. Cuando se publique la nueva versión, tendrá que diseñar una solución compleja y existe un riesgo real de que los datos antiguos se vuelvan repentinamente inaccesibles. Los flujos de trabajo y las interfaces en este entorno son inconsistentes en las herramientas de diseño, lo que aumenta la curva de aprendizaje y reduce la eficiencia del diseño.