Wykorzystanie specjalistycznego oprogramowania do projektowania obwodów drukowanych (PCB) to efektywny sposób na tworzenie zaawansowanych projektów o wysokiej jakości, minimalizując jednocześnie ryzyko błędów.
Tradycyjne podejście, bez wsparcia oprogramowania, może stwarzać liczne trudności dla elektroników i projektantów, zwłaszcza na etapie projektowania, montażu i weryfikacji.
W przeciwieństwie do manualnych metod, które są czasochłonne i wymagają dużego nakładu pracy oraz środków, programy do projektowania PCB znacząco optymalizują proces, zwiększając efektywność. Eliminuje się również ryzyko pomyłek, które generują przestoje i opóźniają produkcję. Zamiast tego, można wykorzystać zalety oprogramowania do projektowania PCB, pracując szybciej i z większą precyzją.
Wybór odpowiedniego oprogramowania do projektowania PCB spośród wielu dostępnych na rynku może być wyzwaniem, dlatego przygotowaliśmy zestawienie najlepszych programów, które warto rozważyć.
Zapraszamy do lektury!
Czym są płytki PCB?
Płytki drukowane (PCB) to wielowarstwowe konstrukcje, składające się z warstw izolacyjnych i przewodzących. W uproszczeniu, jest to płyta, na której montuje się różnorodne komponenty elektroniczne, tworząc obwód elektryczny, który zasila urządzenia elektroniczne.
Płytki PCB są nieodłącznym elementem niemal wszystkich urządzeń elektronicznych, stanowiąc ich podstawową strukturę. Pełnią dwie kluczowe funkcje:
- Służą jako podłoże do montażu elementów elektronicznych poprzez ich lutowanie w określonych miejscach na warstwach zewnętrznych.
- Zapewniają połączenia elektryczne pomiędzy poszczególnymi elementami.
Warstwy przewodzące są projektowane przy użyciu ścieżek, które tworzą połączenia elektryczne. Dodatkowo, stosuje się przelotki, które umożliwiają połączenia między różnymi warstwami miedzi.
Płytki PCB stanowią fizyczne wsparcie dla komponentów elektronicznych dzięki specjalnie zaprojektowanym podkładkom, które pozwalają na mocowanie elementów i łączenie ich elektrycznie za pomocą ścieżek, pól i innych elementów.
Co to jest oprogramowanie do projektowania PCB?
Projektowanie obwodów drukowanych (PCB) to proces tworzenia układu komponentów na płytce, ich montażu i prowadzenia ścieżek w taki sposób, aby zapewnić prawidłowe połączenia elektryczne w celu zasilenia obwodów elektronicznych. Oprogramowanie, które wspiera te działania, jest nazywane oprogramowaniem do projektowania PCB.
Przykładowe funkcje oprogramowania PCB obejmują:
- Edytor schematów, który umożliwia łatwe rozmieszczanie i edytowanie elementów elektrycznych, komponentów, symboli graficznych na arkuszach schematów.
- Wizualizacja 3D i schematy 2D płytki, które pozwalają zobaczyć projekt z różnych perspektyw, identyfikować błędy i wprowadzać korekty.
- Autorouting, czyli automatyczne łączenie różnych punktów na płytce, aby zapewnić właściwe połączenia elektryczne.
- Sprawdzanie zasad projektowych (DRC) za pomocą narzędzi do identyfikacji wad i naruszeń projektowych (zgodnych ze standardami branżowymi lub firmowymi), które mogłyby prowadzić do problemów z zasilaniem, sygnałami, kompatybilnością elektromagnetyczną (EMC).
- Funkcje współpracy, które umożliwiają równoczesną pracę kilku projektantom nad tym samym projektem, wprowadzanie zmian, dodawanie komentarzy i przekazywanie opinii w czasie rzeczywistym.
Proces projektowania PCB obejmuje następujące etapy:
- Rozmieszczenie komponentów: Pierwszym krokiem jest przekształcenie schematu ideowego w fizyczny układ płytki. Wymaga to umiejętności analitycznych, aby umieścić komponenty w odpowiednich miejscach.
- Routing: Następnie tworzy się połączenia elektryczne między różnymi elementami na płytce. Sposób prowadzenia ścieżek jest unikalny dla każdej płytki, co sprawia, że każda z nich jest inna.
- Integracja: Na tym etapie konieczne jest połączenie oprogramowania ECAD (do projektowania elektroniki) z oprogramowaniem MCAD (do projektowania mechanicznego), np. Eagle z Fusion 360. Umożliwia to współpracę z inżynierami mechanikami w celu sprawdzenia, czy płytka zmieści się w obudowie urządzenia.
Dlaczego warto korzystać z oprogramowania do projektowania PCB?
Struktura mechaniczna PCB może zawierać skomplikowane elementy, dlatego oprogramowanie do projektowania PCB ułatwia, przyspiesza i obniża koszty całego procesu. Jest również bardziej wydajne.
Poniżej przedstawiamy korzyści płynące z używania oprogramowania do projektowania PCB.
Oszczędność czasu
Projektowanie od podstaw pochłania mnóstwo czasu i energii, ponieważ trzeba uwzględnić projekt, montaż i połączenia elektryczne.
Dzięki oprogramowaniu do projektowania PCB można przyspieszyć proces, korzystając z gotowych projektów, które są dostępne w bibliotekach. Zapewniają one różnorodność opcji, co pozwala na dopasowanie projektu do indywidualnych potrzeb. Znacząco oszczędza to czas potrzebny na projektowanie i skraca czas wprowadzenia produktu na rynek.
Ułatwienie procesu
Dedykowane oprogramowanie do projektowania PCB pozwala projektantom łatwo tworzyć wysokiej jakości projekty. Wykorzystanie różnych funkcji oprogramowania w procesie projektowania eliminuje konieczność ręcznego wykonywania wielu zadań. Zmniejsza to ilość pracy i daje więcej czasu na inne innowacyjne działania.
Łatwość testowania wydajności projektu
Stworzenie projektu PCB to nie koniec pracy projektanta. Następuje faza testów, w której inżynierowie sprawdzają wydajność i wykonalność projektu. Ręczne testowanie PCB jest żmudne, pracochłonne i czasochłonne. Może też prowadzić do niedokładności, co może skutkować poważnymi wadami projektu i pogorszeniem jakości produktu końcowego.
Oprogramowanie do projektowania PCB umożliwia łatwe testowanie wydajności i wykonalności projektu w wirtualnym środowisku. Pozwala to na szybkie i dokładne wykrywanie problemów i błędów. W efekcie można ulepszyć projekt i stworzyć wysokiej jakości produkt.
Lepsza widoczność
Tradycyjne metody projektowania mogą nie zapewniać dostatecznej szczegółowości projektu PCB. Może to prowadzić do pominięcia pewnych aspektów lub pozostawienia błędów. Oprogramowanie do projektowania PCB oferuje zaawansowane funkcje, takie jak wizualizacja 3D, pozwalająca obejrzeć projekt z każdej strony. Umożliwia to całościowy podgląd szczegółów projektu, co ułatwia identyfikację błędów.
Opłacalność
Stworzenie projektu PCB, montaż komponentów, wykonanie połączeń, testowanie i ręczne wykonanie produktu może być czasochłonne. Wymaga również nakładów na robociznę, maszyny, energię i pieniądze. W przypadku konieczności wprowadzenia zmian, koszty rosną jeszcze bardziej.
Oprogramowanie do projektowania PCB to ekonomiczne rozwiązanie, które przyspiesza proces, oszczędzając czas, zasoby i pieniądze. Pozwala także na łatwe i szybkie wprowadzanie zmian w projekcie na każdym etapie.
Zastosowanie oprogramowania do projektowania PCB
Oprogramowanie do projektowania PCB pomaga w optymalizacji układu projektu, w tym trasowaniu ścieżek, rozmieszczeniu komponentów i sprawdzaniu reguł. To wszystko przyczynia się do poprawy jakości i produkcję wysokiej jakości płytek drukowanych (PCB).
Z oprogramowania do projektowania PCB korzystają inżynierowie elektronicy z dużych korporacji, niezależni inżynierowie, przedsiębiorcy oraz hobbystyczni miłośnicy elektroniki. Do najważniejszych zastosowań tego oprogramowania zalicza się:
- Wizualizacja komponentów 3D: Oprogramowanie do projektowania PCB pozwala identyfikować wadliwe komponenty, które zakłócają działanie obwodu. W przypadku wizualizacji 2D jest to znacznie trudniejsze. Wykrywanie i naprawianie błędów na wczesnym etapie zapobiega przekazywaniu wadliwych projektów do produkcji i marnotrawieniu zasobów.
- Wizualizacja struktury warstw: Oprogramowanie do projektowania PCB umożliwia wizualizację struktury warstw projektowanej płytki. Dzięki temu można stworzyć płytkę jedno-, dwu- lub wielowarstwową, w zależności od potrzeb.
Poniżej omówimy szczegółowo popularne programy do projektowania PCB dostępne na rynku.
Altium Designer
Oprogramowanie Altium Designer jest jednym z najpotężniejszych narzędzi do projektowania PCB, oferującym nowoczesny i intuicyjny interfejs. Zapewnia inżynierom wgląd w każdy aspekt procesu projektowania – od pomysłu, poprzez burzę mózgów, aż po finalny układ PCB, dokumentację i produkcję.
Inżynierowie doceniają możliwość projektowania i tworzenia produktów o wysokiej jakości w ramach jednego, spójnego środowiska. Pozwala to na tworzenie jednego modelu centralnego, który jest wykorzystywany do zarządzania danymi (układ, schemat, symulacja).
Altium Designer jest zintegrowany z innymi narzędziami ECAD/MCAD, takimi jak SOLIDWORKS, Autodesk Inventor, Autodesk Fusion 360 i PTC Creo Parametric. Ta platforma chmurowa łączy zarządzanie danymi, projektowanie PCB, pracę zespołową i modelowanie mechaniczne.
Współpraca nad projektem w czasie rzeczywistym, niezależnie od lokalizacji, umożliwia otrzymywanie opinii i szybkie rozwiązywanie problemów. Wszystkie niezbędne pliki są przechowywane w jednym miejscu, co eliminuje nieporozumienia i zapewnia sprawne przejście do produkcji.
Ponadto, oprogramowanie oferuje natywne projektowanie 3D PCB, umożliwiając interakcję z projektantami mechanicznymi w fotorealistycznym środowisku 3D. Pozwala to na integrację działań zespołów i eliminuje potrzebę konwersji plików pomiędzy różnymi aplikacjami. Wszystkie potrzebne funkcje są dostępne w ramach jednego narzędzia.
Możliwość skorzystania z bezpłatnej wersji próbnej pozwala na przetestowanie wszystkich funkcji przed podjęciem decyzji o subskrypcji. Oprogramowanie oferuje subskrypcje roczne i bezterminowe.
Fusion 360
Oprogramowanie Fusion 360 to platforma chmurowa, która łączy inżynierię, projektowanie, produkcję i elektronikę. Umożliwia projektowanie PCB, CAD, CAE, CAM i modelowanie 3D. Zapewnia narzędzia niezbędne do tworzenia funkcjonalnych, dopasowanych, estetycznych produktów.
Po zaprojektowaniu PCB, oprogramowanie umożliwia sprawdzenie wydajności i wykonalności projektu za pomocą narzędzi do projektowania generatywnego i symulacji. Zintegrowane narzędzia CAD i CAM pozwalają na edycję osprzętu i istniejących funkcji. Oprogramowanie jest elastyczne, dzięki czemu umożliwia tworzenie produktów wysokiej jakości.
Fusion 360 eliminuje potrzebę ręcznego projektowania i wymiany formatów plików. Pozwala na tworzenie kompletnych, bezbłędnych produktów. Oprogramowanie do projektowania PCB, przechwytywania schematów i modelowania mechanicznego CAD zapewnia narzędzia do tworzenia niezawodnych projektów. Ponadto można zweryfikować wydajność produktu za pomocą oprogramowania do symulacji i testować projekty przed rozpoczęciem produkcji.
Fusion 360 oferuje gotową geometrię CAD, eliminując konieczność projektowania od zera. Można generować geometrię, określając parametry, materiały, metody produkcji i ograniczenia kosztów. Oprogramowanie umożliwia zarządzanie projektami i danymi w jednym miejscu, co ułatwia współpracę niezależnie od strefy czasowej i lokalizacji zespołu.
Fusion 360 oferuje trzy opcje cenowe, od planu miesięcznego w wysokości 42 USD do planu trzyletniego w wysokości 987 USD. Dostępna jest bezpłatna wersja próbna dla firm i studentów.
Siemens PCBflow
Siemens PCBflow to bezpieczne, chmurowe narzędzie DFM (Design for Manufacturing) do analizy projektu PCB pod kątem ograniczeń produkcyjnych. Zapewnia zautomatyzowaną analizę DFM online, opartą na aktualnych danych, oraz szczegółowe raporty o błędach, co pozwala na lepsze zrozumienie procesu i bardziej efektywną pracę. Umożliwia to przeprowadzanie wielu analiz DFM w trakcie procesu projektowania bez konieczności oczekiwania na informacje od producenta.
PCBflow korzysta z technologii Valor NPI. DFM jest dostępne zarówno dla startupów, jak i dużych przedsiębiorstw. Oprogramowanie zostało opracowane w celu zaoszczędzenia czasu i zasobów w procesie dostarczania wysokiej jakości produktów. Dzięki częstym analizom DFM można zaoszczędzić czas i zapewnić terminowe dostarczenie produktu bez obniżania jego jakości.
Można zarejestrować się na wersję próbną. W przypadku zadowolenia z oprogramowania, można wybrać plan subskrypcji, który najlepiej odpowiada potrzebom projektowym.
DipTrace
DipTrace oferuje intuicyjny interfejs, który pozwala skupić się na projektach i ich ukończeniu w określonym czasie. Oprogramowanie do projektowania PCB zapewnia szereg funkcji, takich jak routing różnicowy, schematy hierarchiczne, kompatybilność ODB++, STEP 3D i zaawansowane reguły z kontrolą DRC.
DipTrace umożliwia łatwą wymianę danych z Altium, OrCAD, narzędziami produkcyjnymi, CAD 2D/3D, PADS i Eagle. Oferuje szerokie możliwości importu i eksportu, dzięki czemu można łatwo przekonwertować schemat na PCB i z powrotem. Umożliwia również korzystanie z routera opartego na kształcie i ręcznego trasowania.
W zakresie układu PCB DipTrace zapewnia m.in. szybkie sygnały, podgląd 3D, eksport do formatu Gerber i STEP. Umożliwia tworzenie i importowanie komponentów z biblioteki, która zawiera gotowe szablony, generator wzorców IPC-7351 i narzędzia do edycji. Biblioteka zawiera również ponad 1,6 miliona spakowanych komponentów i ponad 10 milionów części.
DipTrace pozwala na podgląd projektu na każdym etapie procesu rozwoju. Oferuje również narzędzia do generowania modeli 3D i ponad 11 000 modeli pakietów.
Można rozpocząć od 30-dniowej, w pełni funkcjonalnej bezpłatnej wersji próbnej, dostępnej dla systemów Windows 32, Windows 64 i macOS. Jeśli oprogramowanie spełni oczekiwania, można wybrać płatną subskrypcję w cenie od 75 USD za 300 pinów i dwie warstwy sygnału.
Ultiboard
Ultiboard to oprogramowanie do projektowania PCB, które oferuje wydajne trasowanie i układ projektu w konfigurowalnym środowisku. Projekt płytki drukowanej jest zintegrowany z Multisim w celu wsparcia rozwoju prototypu PCB. Oprogramowanie umożliwia definiowanie krytycznych elementów projektu za pomocą elastycznych narzędzi i precyzyjnego sterowania manualnego.
Zautomatyzowane funkcje Ultiboard pozwalają na szybkie ukończenie całego projektu. Kreatory projektów, zestaw narzędzi i widok arkusza kalkulacyjnego ułatwiają zarządzanie układem płytki. Ponadto, adnotacje do przodu i do tyłu ułatwiają zarządzanie iteracjami.
Ultiboard umożliwia eksport plików w standardowych formatach branżowych, takich jak DXF i Gerber. Dzięki temu można łatwo przejść od schematu do finalnego układu. Ponadto, Ultiboard dostarcza wiele rozwiązań elektronicznych, co wspiera projektowanie i produkcję komponentów elektronicznych.
Aby zakupić subskrypcję, należy wybrać wersję oprogramowania, metodę dostawy i czas trwania licencji. Oprogramowanie obsługuje system operacyjny Windows i język angielski.
OrCAD
OrCAD PCB Designer oferuje kompleksowe rozwiązanie do projektowania PCB, oparte na zaawansowanej technologii trasowania. Zapewnia narzędzia biblioteczne, analizę integralności sygnałów, automatyczne trasowanie, menedżer ograniczeń, przechwytywanie schematów, edycję PCB, routing i symulację obwodów mieszanych.
Inteligentne, interaktywne i automatyczne funkcje edycji pozwalają na zmaksymalizowanie produktywności. Ścisła integracja aplikacji i rozbudowane funkcje zapewniające integralność danych przyspieszają proces projektowania i zwiększają efektywność produkcji.
Zarządzanie ograniczeniami umożliwia upewnienie się, że projekt spełnia określone wymagania (regionalne, dotyczące par, reguł długości itp.). OrCAD pozwala również na tworzenie pomostów pomiędzy przepływami MCAD i ECAD, aby zapewnić optymalne środowisko projektowe. Obsługuje formaty STEP, IDX i IPC-2581. Dodatkowo, oprogramowanie umożliwia analizę projektów za pomocą przepływów analogowych, mieszanych sygnałów i zintegrowanego układu SI.
Dostępna jest bezpłatna pełna wersja próbna, zawierająca m.in. OrCAD Capture CIS, OrCAD PSpice Designer, OrCAD Sigrity ERC i OrCAD PCB Designer Professional.
KiCAD EDA
KiCAD EDA to otwarta i wieloplatformowa platforma do automatyzacji projektowania elektroniki. Edytor schematów KiCAD wspiera zarówno podstawowe, jak i złożone projekty. Umożliwia tworzenie własnych symboli lub korzystanie z tysięcy dostępnych w oficjalnej bibliotece.
Po zakończeniu projektu można go zweryfikować za pomocą narzędzia do kontroli reguł elektrycznych i zintegrowanego symulatora SPICE. Edytor PCB jest łatwy w obsłudze, nawet dla początkujących, ale jednocześnie wystarczająco wydajny dla skomplikowanych projektów.
Zaawansowana wizualizacja, narzędzia wyboru i interaktywny router ułatwiają zadania związane z układem płytki. Przeglądarka 3D umożliwia sprawdzenie dopasowania mechanicznego i podgląd gotowego produktu.
KiCad EDA ma również wbudowany raytracer z opcjami oświetlenia, dzięki czemu można tworzyć realistyczne obrazy i udostępniać je współpracownikom. Oprogramowanie obsługuje systemy operacyjne takie jak Ubuntu, macOS, Windows, Debian, Arch Linux, FreeBSD i Fedora.
Oprogramowanie można pobrać bezpłatnie i rozpocząć projektowanie.
Podsumowanie
Oprogramowanie do projektowania PCB jest niezbędne do tworzenia efektywnych projektów obwodów drukowanych, oszczędzając czas i zasoby. Pozwala również na wczesne wykrywanie problemów w projekcie, co pozwala na produkcję tylko tych projektów, które spełniają najwyższe standardy. Dzięki temu można tworzyć niezawodne i solidne płytki drukowane, które sprawdzają się w urządzeniach elektronicznych.
Przy wyborze oprogramowania do projektowania PCB warto pamiętać, że technologia dynamicznie się rozwija, a potrzeby konsumentów ulegają zmianom. Należy przewidzieć przyszłe wymagania i wyzwania projektowe, aby wybrać optymalne rozwiązanie i cieszyć się efektywnym projektowaniem płytek drukowanych!
newsblog.pl