Програмне забезпечення для розробки друкованих плат: ключовий інструмент для сучасних інженерів
Використання спеціалізованих програм для створення друкованих плат (PCB) є надзвичайно ефективним методом для досягнення високоякісних конструкцій без помилок. Сучасні інженери та дизайнери, які працюють у сфері електроніки, часто стикаються зі складнощами при створенні проектів з нуля, включаючи збірку та очікування на затвердження дизайну.
На відміну від застарілих ручних методів, які вимагають значних витрат часу, зусиль та ресурсів, програмне забезпечення для друкованих плат оптимізує робочий процес та значно підвищує продуктивність. Завдяки автоматизованим функціям, ви можете уникнути типових помилок, які затримують виробничий процес. Програми для PCB дозволяють здійснювати проектування швидко та з високою точністю.
На ринку представлений широкий вибір програмного забезпечення для проектування друкованих плат, що може ускладнити вибір оптимального варіанту. Щоб допомогти вам зорієнтуватися, ми підготували огляд найкращих програмних рішень.
Ознайомтеся з нашим оглядом!
Що таке друковані плати?
Друковані плати (PCB) – це багатошарові структури, що складаються з ізоляційного матеріалу та провідних шарів. По суті, це основа, на якій розміщуються та з’єднуються різні електронні компоненти, створюючи електричний ланцюг, необхідний для функціонування електронних пристроїв.
Друковані плати є невід’ємною частиною майже кожного електронного пристрою. Вони виконують дві основні функції:
- Механічне кріплення електронних компонентів у визначених місцях на зовнішніх шарах за допомогою паяння.
- Створення електричних з’єднань між виводами компонентів.
Провідні шари створюються з використанням спеціальних матеріалів для забезпечення проходження електричного струму. Отвори, які з’єднують різні шари міді, створюються за допомогою спеціальних технологій.
Друковані плати забезпечують механічну підтримку електронних компонентів, використовуючи провідні контакти, які приймають виводи компонентів та з’єднують їх електрично через шари провідників.
Що таке програмне забезпечення для проектування друкованих плат?
Проектування друкованих плат – це процес, що включає в себе планування розміщення компонентів, їх з’єднання та маршрутизацію з метою встановлення електричних з’єднань на друкованій платі. Програмне забезпечення для проектування друкованих плат допомагає в цьому процесі.
Основні функції програм для проектування друкованих плат:
- Редактор схем: дозволяє створювати та змінювати електричні елементи, компоненти та графічні об’єкти на схемах.
- 3D-візуалізація та 2D-схеми друкованої плати: дає можливість побачити кінцевий дизайн, виявити помилки та відредагувати компоненти.
- Автоматична маршрутизація: автоматично з’єднує різні точки на друкованій платі для забезпечення електричних з’єднань.
- Перевірка правил проектування: використовує різноманітні інструменти для виявлення недоліків та порушень у дизайні (відповідно до галузевих стандартів), які можуть призвести до проблем з живленням, сигналами та електромагнітною сумісністю.
- Функції спільної роботи: дозволяють різним дизайнерам працювати над проектом у реальному часі, вносити зміни, додавати коментарі та надавати відгуки.
Процес розробки друкованої плати включає кілька етапів:
- Розміщення компонентів: перетворення схематичної діаграми на фізичну друковану плату. На цьому етапі потрібно застосовувати навички для розміщення компонентів у правильних місцях.
- Маршрутизація: створення електричних з’єднань між компонентами на платі. Маршрутизація є унікальною для кожної друкованої плати, тому існують відмінності між платами.
- Інтеграція: об’єднання програмного забезпечення ECAD та MCAD (наприклад, Eagle, Fusion 360). Це дає змогу ділитися проектом з інженерами-механіками, які оцінюють його відповідність фізичним вимогам.
Навіщо потрібне програмне забезпечення для проектування друкованих плат?
Механічна структура друкованої плати може бути дуже складною. Програмне забезпечення спрощує, прискорює, робить економічно вигіднішим та ефективнішим процес проектування.
Давайте розглянемо детальніше переваги використання програмного забезпечення для проектування друкованих плат.
Економія часу
Проектування “з нуля” вимагає значних витрат часу та зусиль, оскільки необхідно самостійно розробляти, збирати та встановлювати електричні з’єднання.
Програмне забезпечення для проектування друкованих плат прискорює цей процес за рахунок використання готових шаблонів та проектів. Це значно заощаджує час, а отже, прискорює виробництво.
Спрощення процесу
Використання спеціалізованих програм допомагає дизайнерам створювати якісні проекти. Вони можуть використовувати різноманітні функції програмного забезпечення замість ручної роботи, що спрощує процес та звільняє час для інноваційної діяльності.
Зручна перевірка продуктивності
Проектування друкованої плати – це лише один з етапів. Після розробки, інженери тестують продуктивність та придатність конструкції. Ручне тестування є складним та тривалим процесом, який може містити неточності.
Використання програмного забезпечення спрощує перевірку продуктивності, міцності та можливості реалізації конструкції у віртуальному середовищі. Це допомагає швидше виявляти проблеми та помилки, покращуючи якість кінцевого продукту.
Покращена видимість
Ручні методи можуть не забезпечувати достатньої інформації про дизайн друкованої плати, що може призвести до пропущених деталей або помилок. Програмне забезпечення надає функції 3D-візуалізації, які дозволяють розглядати дизайн з різних сторін, виявляючи будь-які недоліки.
Економічність
Ручне створення друкованої плати, збірка деталей, встановлення з’єднань, тестування та виробництво може зайняти багато часу та ресурсів, включаючи робочу силу, обладнання, енергію та гроші. Будь-які зміни в дизайні збільшують загальну вартість.
Програмне забезпечення є більш економічно вигідним підходом, оскільки воно дозволяє виконувати всі процеси у короткий термін, економлячи ресурси. Також, вносити зміни в програмному забезпеченні значно простіше та швидше.
Застосування програмного забезпечення для проектування друкованих плат
Програмне забезпечення для проектування друкованих плат допомагає вдосконалити макет, включаючи маршрутизацію, вирівнювання компонентів та перевірку правил. Ці можливості сприяють підвищенню якості друкованої плати та виготовленню високоякісної продукції.
Програмне забезпечення використовується різними фахівцями, від корпоративних інженерів до фрілансерів та любителів електроніки. Основні напрямки застосування:
- 3D-візуалізація компонентів: дозволяє виявляти несправні компоненти, що заважають роботі електричного ланцюга. Це неможливо зробити у двовимірному середовищі. Виявлення проблем на ранніх етапах дозволяє уникнути виробничих помилок та зайвих витрат часу та ресурсів.
- Візуалізація структури шарів: дозволяє візуалізувати структуру шарів друкованої плати та створювати одно-, дво- або багатошарові плати відповідно до потреб.
Далі розглянемо деякі з основних програм для проектування друкованих плат, доступних на ринку.
Altium Designer
Altium Designer – це потужне програмне забезпечення для проектування друкованих плат, яке поєднує в собі сучасний інтерфейс та простоту використання. Його середовище дозволяє інженерам керувати кожним аспектом процесу проектування, від ідеї до виготовлення.
Інструменти проектування дозволяють інженерам створювати продукти високої якості в інтуїтивно зрозумілому середовищі. Ви можете створити єдину модель для маніпулювання даними (макет, схема, симуляція).
Altium Designer інтегрується з іншими ECAD/MCAD програмами, такими як SOLIDWORKS, Autodesk Inventor, Autodesk Fusion 360 і PTC Creo Parametric. Це хмарна платформа, яка об’єднує MCAD, командну роботу, керування даними та дизайн друкованої плати.
Командна робота над проектами відбувається в режимі реального часу, незалежно від місця розташування. Ви можете отримувати відгуки, коментарі та миттєво вирішувати проблеми. Всі важливі файли зберігаються в централізованому місці, що сприяє успішному виробництву.
Крім того, ви можете працювати у власному 3D-середовищі, взаємодіючи з механічними дизайнерами у фотореалістичному режимі. Програмне забезпечення спрощує роботу з механічною командою завдяки інтеграції з програмами MCAD. Всі інструменти для роботи з проектом зібрані в одному програмному забезпеченні, що усуває необхідність переходу між різними додатками.
Скористайтеся безкоштовною пробною версією, щоб оцінити функціонал програми. Ви можете обрати річну або безстрокову підписку.
Fusion 360
Fusion 360 поєднує інженерію, дизайн, виробництво та електроніку на одній платформі. Це хмарне середовище для проектів друкованих плат, CAD, CAE, CAM і 3D-моделювання. Воно надає інструменти для забезпечення функціональності, пристосовності, форми та естетики.
Після розробки друкованої плати перевірте її вплив на дизайн за допомогою інструментів моделювання та генеративного проектування. Редагуйте кріплення моделі та функції за допомогою інтегрованого програмного забезпечення CAD та CAM. Гнучкість програмного забезпечення дозволяє виготовляти високоякісні продукти.
Fusion 360 усуває необхідність ручних процесів електроніки та обміну файлами між різними програмами. Програма надає інструменти для створення надійних конструкцій, включаючи повнофункціональний дизайн друкованої плати, схематичне захоплення та механічну САПР. Ви також можете перевірити продуктивність продукту за допомогою програмного забезпечення для моделювання.
Fusion 360 пропонує готові CAD-геометрії, тому вам не потрібно починати проектування з нуля. Ви можете генерувати геометрію, задаючи параметри, матеріали, методи виробництва та обмеження вартості. Керуйте всіма проектами та даними в одному програмному забезпеченні для керування.
Доступні різні варіанти ціноутворення: місячний план за 42 долари та трирічний план за 987 доларів. Завантажте безкоштовну пробну версію для бізнесу або навчання.
Siemens PCBflow
Зменште кількість ітерацій дизайну за допомогою Siemens PCBflow – хмарного інструменту DFM (Design for Manufacturing), що базується на обмеженнях виробника. Програма автоматично виконує онлайн DFM аналіз, надаючи звіти про помилки для покращення роботи. Ви можете проводити аналіз DFM на різних етапах процесу, не чекаючи виробника.
PCBflow базується на Valor NPI. DFM аналіз доступний для всіх, незалежно від розміру компанії. Програма дозволяє економити час та ресурси, виготовляючи високоякісну продукцію. Частий аналіз DFM допомагає вчасно виявити помилки та отримати якісний продукт.
Зареєструйтеся, щоб протестувати програму. Якщо програмне забезпечення вас влаштовує, оберіть відповідний тарифний план.
DipTrace
DipTrace надає інтуїтивно зрозумілий інтерфейс для ефективної роботи над проектами. Програмне забезпечення має різноманітні можливості, такі як диференційна маршрутизація, ієрархічні схеми, сумісність з ODB++, STEP 3D та детальна перевірка правил (DRC).
Програма підтримує обмін даними з Altium, OrCAD, виробничими інструментами, 2D/3D CAD, PADS та Eagle. Вона має широкі можливості імпорту та експорту, що дозволяє легко перетворювати схеми на друковані плати та назад. Скористайтеся перевагами маршрутизатора на основі форм та ручного фрезерування.
Ви отримуєте високошвидкісні сигнали, попередній перегляд у 3D, Gerber, експорт STEP та інші функції. Створюйте та імпортуйте компоненти з бібліотеки DipTrace, яка містить готові до використання шаблони, генератор шаблонів IPC-7351 та інструменти редагування. Бібліотека містить понад 160 000 компонентів і понад 10 мільйонів деталей.
DipTrace дозволяє переглядати дизайн на будь-якому етапі процесу. Програма також пропонує інструменти для створення 3D-моделей та понад 11 000 моделей корпусів.
Розпочніть з повнофункціональної 30-денної безкоштовної пробної версії, доступної для Windows 32, Windows 64 та macOS. Якщо вам подобається програмне забезпечення, придбайте платну підписку за 75 доларів США за 300 контактів та два шари сигналу.
Ultiboard
Ultiboard – це програмне забезпечення для проектування друкованих плат, що пропонує ефективну маршрутизацію та налаштування дизайну. Воно інтегрується з Multisim для прототипування PCB. Ви можете використовувати гнучкі інструменти проектування та ручне налаштування для визначення критичних елементів.
Автоматизовані функції Ultiboard допомагають швидко завершити проект. Розширені майстри проектування, панель інструментів та таблиця дозволяють легко керувати макетом. Анотація вперед-назад допомагає краще керувати ітераціями.
Ви можете експортувати файли DXF і Gerber, для завершення процесу проектування. Ultiboard пропонує безліч електронних рішень, щоб ви завжди мали потрібні інструменти для розробки та виробництва електронних компонентів.
Оберіть версію програмного забезпечення, вкажіть термін дії ліцензії та придбайте підписку. Ultiboard підтримує англійську мову та операційну систему Windows.
OrCAD
Отримайте комплексне рішення для проектування друкованих плат OrCAD PCB Designer, яке включає технологію маршрутизації та розширену платформу. OrCAD має такі інструменти, як бібліотеки компонентів, аналіз цілісності сигналу, автоматична маршрутизація, диспетчер обмежень, захоплення схем, редагування друкованої плати, маршрутизація та моделювання схем змішаних сигналів.
Збільште продуктивність за допомогою інтелектуального та автоматичного редагування OrCAD. Прискоріть процес проектування за допомогою інтегрованих програм та широких функцій, що забезпечують цілісність даних.
Використовуйте керування обмеженнями, щоб переконатися, що ваш дизайн відповідає певним вимогам на основі правил регіону, пари, довжини тощо. Створіть міст між потоками MCAD та ECAD за допомогою підтримки STEP, IDX та IPC-2581. Проаналізуйте проекти за допомогою аналогових обмежень, змішаних сигналів та інтегрованого SI для досягнення цілей.
Отримайте безкоштовний доступ до повної версії, включаючи OrCAD Capture CIS, OrCAD PSpice Designer, OrCAD Sigrity ERC, OrCAD PCB Designer Professional тощо.
KiCAD EDA
KiCAD EDA – це кросплатформена платформа для автоматизації проектування електроніки з відкритим кодом. Редактор схем KiCAD підтримує як прості, так і складні проекти. Ви можете створити власні символи або обрати з тисяч варіантів, доступних в офіційній бібліотеці.
Після розробки перевірте проект за допомогою засобу перевірки електричних правил та інтегрованого симулятора SPICE. Редактор друкованих плат є простим у використанні, навіть для новачків. Програма має достатньо можливостей для складних проектів.
Покращена візуалізація, інструменти вибору та інтерактивний маршрутизатор спрощують макетування. Засіб 3D-перегляду дозволяє перевірити механічну відповідність та переглянути кінцевий продукт.
KiCad EDA має вбудовану систему трасування променів та налаштовувані параметри освітлення для створення реалістичних зображень. Програмне забезпечення підтримує різні операційні системи, такі як Ubuntu, macOS, Windows, Debian, Arch Linux, FreeBSD, Fedora та інші.
Завантажте безкоштовну версію та починайте проектувати.
Висновок
Програмне забезпечення для проектування друкованих плат допомагає легко та ефективно розробляти плати, заощаджуючи час та ресурси. Завдяки цьому ви можете перевірити продуктивність свого дизайну та виправити недоліки на ранніх етапах. Це дозволяє виготовляти високоякісні, надійні друковані плати, які добре працюють в електричних пристроях.
Обирайте програмне забезпечення з розумом, пам’ятаючи, що технології розвиваються, а потреби споживачів змінюються. Прогнозуйте свої потреби та виклики, обираючи програмне забезпечення для проектування друкованих плат. Насолоджуйтесь процесом розробки!