Progettazione PCB - Strumenti di base necessari per la progettazione di PCB

Sia che tu stia costruendo una casa o un PCB, è necessario utilizzare gli strumenti giusti nella cassetta degli attrezzi. Ogni progettista di PCB deve utilizzare strumenti CAD per il posizionamento dei componenti, ma anche software CAD basato sulla riga di comando può essere utilizzato per posizionare accuratamente i componenti. Poiché i moderni dispositivi elettronici diventano sempre più complessi a tutti i livelli, i progettisti hanno bisogno di strumenti che possano aiutare ad accelerare le attività di progettazione di base.

La scelta dello strumento di progettazione PCB giusto richiede la pesatura di molte opzioni potenziali. Ci sono molti pacchetti software sul mercato con funzioni diverse e nessuno ha il tempo di affrontare una prova gratuita di ogni pacchetto software. Alcune di queste piattaforme di progettazione utilizzano ancora lo stesso flusso di lavoro obsoleto utilizzato 20 anni fa. Con questo in mente, diamo un'occhiata ad alcuni strumenti di base di cui ogni progettista ha bisogno nel software di progettazione PCB.

Progettazione schematica e cattura

Il tuo schema elettronico è come la fondazione di una casa. Tutto ciò che metti sulla bacheca è basato su questo documento di base. Questo importante documento mostra i componenti necessari del circuito stampato, come collegare e la posizione delle connessioni di alimentazione e di terra. Utilizzando l'editor schematico corretto, puoi facilmente pianificare il layout e annotare la tua bacheca.

L'utilizzo dell'editor schematico può tenere organizzata la scheda, ma una volta che il progetto diventa più complesso, l'utilizzo di un singolo schema può diventare difficile da gestire. Una volta che si iniziano a includere più funzioni nella scheda, è possibile mantenere l'organizzazione utilizzando schemi stratificati. Ciò consente di dividere i componenti in diversi diagrammi schematici in base alla loro corrispondenza con i blocchi funzionali e di definire le relazioni padre-figlio tra gli schemi.

L'utilizzo di strumenti di progettazione PCB multicanale non solo può aiutarti a rimanere organizzato, ma puoi anche copiare facilmente i gruppi di componenti nello schema stratificato. Una volta catturato lo schema come layout iniziale, questi gruppi duplicati di parti vengono trasferiti alla nuova scheda. Quindi è possibile avviare il cablaggio tra i componenti, nonché posizionare connessioni di alimentazione e terra.

Il diagramma schematico a strati può aiutarti a definire la relazione tra diversi blocchi nel PCB

Funzione di instradamento

Dopo aver catturato lo schema come layout PCB iniziale, lo strumento CAD sarà in standby in qualsiasi momento per aiutarti a posizionare componenti e tracce di routing. Il routing è un compito chiave che definisce le connessioni fisiche tra i componenti della scheda. Con un design semplice, è facile disporre manualmente ogni connessione e controllare il layout secondo le regole di progettazione. Ma man mano che i circuiti stampati diventano più complessi e il numero di interconnessioni richieste aumenta, gli strumenti che possono automatizzare il processo di routing possono farti risparmiare molto tempo.

L'argomento tra i vantaggi dei router automatici e dei router interattivi sembra essere eterno. Per i circuiti stampati semplici che non coinvolgono coppie differenziali, un gran numero di reti di segnale o il numero di vias sull'interconnessione, l'autorouter può comunque produrre un layout adatto. Si prega di notare che in questi casi, se è possibile definire una strategia di routing appropriata, l'autorouter produrrà un layout migliore.

Questo è dove il routing interattivo automatico diventa un importante strumento di progettazione PCB. Un routing interattivo automatico è l'aspetto migliore del routing automatico ibrido e del routing interattivo. È possibile definire manualmente waypoint sull'interconnessione per una data rete di segnale e lo strumento instrada automaticamente le tracce nella rete tra i componenti sorgente, questi waypoint e i componenti di carico.

Integrità del segnale e analisi della trasmissione di potenza

In termini di integrità del segnale, la velocità di commutazione dei moderni IC digitali è abbastanza veloce da garantire che il segnale rimanga pulito è diventata una considerazione importante per quasi tutti i progettisti. Garantire l'integrità del segnale richiede davvero la progettazione dello stack di strati, della geometria di traccia e del piano di terra corretti per la vostra applicazione specifica. Tutti questi sono i compiti di CAD, routing e board design tools.

Se si utilizza il pacchetto di integrità del segnale corretto, è possibile controllare le forme d'onda di riflessione e crosstalk in reti diverse. Questo aiuta a determinare quando è necessario terminare e quale rete di corrispondenza dovrebbe essere utilizzata nelle diverse tracce.

In termini di trasmissione di potenza e gestione termica, l'analizzatore di rete di trasmissione di potenza (PDNA) può essere utilizzato per determinare la perdita IR di tutti i piani di traccia, potenza e terra e vias. Il PDNA dovrebbe utilizzare un formato di uscita intuitivo per produrre risultati di tensione e densità di corrente. Lo strumento migliore ti mostrerà una mappa a colori interattiva, che ti permetterà di controllare visivamente il tuo circuito per potenziali problemi termici dell'alimentazione elettrica e eccessiva caduta IR.

La mappa dei colori mostra la trasmissione di potenza dell'intero PCB

Strumento di progettazione PCB basato su motore guidato da regole

Forse la parte più importante della progettazione PCB è assicurarsi che il vostro design sia conforme alle regole di progettazione di base. Quando si crea un layout, la funzione di progettazione dovrebbe controllare i dati di progettazione rispetto a queste regole in modo da poter identificare rapidamente i problemi e apportare correzioni se necessario. Le regole di progettazione possono anche limitare la funzionalità del CAD e delle funzioni di routing, aiutandovi a rispettare importanti standard di progettazione.

Altri pacchetti di progettazione PCB dividono queste importanti funzioni in diversi programmi, costringendoti a esportare e reimportare i dati quando ti muovi tra i programmi. Quando la nuova versione viene rilasciata, dovrai ideare una soluzione complessa e c'è il rischio reale che i tuoi vecchi dati diventino improvvisamente inaccessibili. Il flusso di lavoro e l'interfaccia in questo ambiente sono incoerenti negli strumenti di progettazione, che possono aumentare la curva di apprendimento e ridurre l'efficienza di progettazione.