Проектирование печатных плат сапр обзор

Содержание
  1. Автоматизированное проектирование радиоэлектронной аппаратуры
  2. Предисловие
  3. Структура и основные этапы проектирования РЭА
  4. Разработка схемы электрической принципиальной (Э3)
  5. Логическое моделирование цифровых устройств
  6. Моделирование аналоговых устройств
  7. Размещение электронных компонентов
  8. Трассировка электрических соединений
  9. Документация на проекты электронных устройств
  10. Сквозной цикл автоматизированного проектирования РЭА
  11. Обзор САПР проектирования печатных плат
  12. Отечественные САПР печатных плат
  13. 10 лучших программ для проектирования печатных плат в 2022 году: (Обзор платных и бесплатных программ САПР)
  14. EasyEDA: Лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2022 года
  15. Системное видение
  16. Upverter-PCB: лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2022 года
  17. Autodesk 123D — Circuits.io
  18. Инструменты проектирования электронных схем: Fritzing
  19. Everycircuit: лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2022
  20. Альтиум Дизайнер 19
  21. Как выбрать лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2020?
  22. Лучшее бесплатное программное обеспечение для проектирования печатных плат 2020
  23. Завершив анализ, проверьте ниже 10 лучших и наиболее часто используемых программ EDA:
  24. Другие инструменты

Автоматизированное проектирование радиоэлектронной аппаратуры

В популярной форме освещаются вопросы автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на конструкциях печатных плат, основные этапы становления и эволюции систем автоматизированного проектирования (САПР) РЭА, содержание задач автоматизации, организация сквозного цикла выполнения проектных работ с использованием средств автоматизации.

Целью публикации является ознакомление инженерно-технических работников с одним из бурно развивающихся направлений в современной индустрии информационных технологий.

Предисловие

Автоматизация проектной и расчетной деятельности в инженерной практике имеет длительную и достаточно насыщенную историю. Обращаясь к относительно недалекому прошлому достаточно вспомнить счеты, механические арифмометры и логарифмические линейки. Несколько позже в расчетную практику вошли электронные калькуляторы, которые и до настоящего времени имеют широкое применение. Все эти устройства нацелены на облегчение выполнения разнообразных расчетов, значительная доля которых приходится на проектную деятельность инженеров.

Существенным шагом в направлении автоматизации расчетной деятельности стало появление электронных вычислительных машин (ЭВМ), возможности которых позволили не только выполнять расчеты, но и управлять потоками необходимых вычислений и данных путем составления программ на специализированных языках программирования: Автокод (или Ассемблер), Алгол, Фортран и других. Программирование в корне изменило применимость наработанных в течение столетий математических методов алгебры, геометрии, численных методов, теории вероятностей, исследования операций, дискретной математики, линейного программирования и многих других. Повышение производительности ЭВМ (быстродействия и размеров оперативной памяти) с одновременным расширением спектра периферийных устройств: ввода-вывода текстовых и графических данных, накопителей для долговременного хранения информации, а также интенсивным развитием операционных систем, компиляторов языков программирования оказали существенное влияние на изменение роли ЭВМ в инженерной практике. Решение отдельных расчетных задач стало постепенно заменяться выполнением законченных этапов проектного цикла, что породило понятие системы автоматизированного проектирования в соответствии со следующим определением.

Система автоматизированного проектирования – автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.

Основное назначение САПР заключается в повышении эффективности инженерной деятельности: сокращении трудоемкости и сроков проектирования, обеспечении высокого качества проектных решений и документации, минимизации натурного моделирования и испытаний опытных образцов, снижении затрат на подготовку производства.

В современной инженерной практике наибольшее распространение получили следующие виды САПР:

Содержание настоящей публикации ограничивается только вопросами, связанными с предметной областью САПР радиоэлектронной аппаратуры на печатных платах.
В 1948—1950 годах Уильям Шокли создал теорию p-n- перехода и плоскостного транзистора и первый такой транзистор был изготовлен 12 апреля 1950 года. В 1954 году Texas Instruments выпустила первый кремниевый транзистор. Планарный процесс на основе кремния стал основной технологией производства транзисторов и интегральных схем.

За сотрудничество в разработке первого в мире действующего транзистора в 1948 году Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн разделили Нобелевскую премию 1956 года. Становление и развитие технологии промышленного производства полупроводниковых приборов определило долгосрочную и стабильную тенденцию роста степени интеграции электронных компонентов, переход на полупроводниковую элементную базу существенно расширил области применения электронных устройств при драматическом увеличении их степени интеграции и, как следствие, функциональной сложности.

Расширению спектра применимости электронных устройств также содействовал и прогресс в технологии производства печатных плат, которые обладают высокими показателями надежности электрических соединений и механической прочностью, что является первоочередным требованием к мобильным и стационарным электронным изделиям.

«Днем рождения» печатных плат считается 1902 год, когда изобретатель, немецкий инженер Альберт Паркер Хансен подал заявку в патентное ведомство родной страны.

Печатная плата Хансена представляла собой штамповку или вырезание изображения на бронзовой (или медной) фольге. Получившийся проводящий слой наклеивался на диэлектрик – бумагу, пропитанную парафином. Уже тогда заботясь о большей плотности размещения проводников, Хансен наклеивал фольгу с двух сторон, создавая двустороннюю печатную плату. Изобретатель также использовал идущие насквозь печатной платы соединительные отверстия. В работах Хансена есть описания создания проводников при помощи гальваники или проводящих чернил, представляющих собой измельченный в порошок металл в смеси с клеящим носителем.

Печатная плата (printed circuit board, PCB) — пластина из диэлектрика, на поверхности или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.

Эти тенденции в развитии схемотехники и конструирования РЭА потребовали кардинальных изменений в подходах к организации процессов создания электронных изделий высокой функциональной и конструкторской сложности, что стимулировало появление промышленных систем автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры.

На первых этапах становления САПР РЭА основными заказчиками стали предприятия — создатели сложных вычислительных комплексов, генеральные конструкторы которых стали организовывать специализированные подразделения САПР в структуре своих конструкторских бюро.

Создание САПР РЭА требовало привлечения эффективных математических методов и алгоритмов решения ключевых задач структурного и параметрического синтеза проектируемых устройств. К разработке соответствующего математического аппарата привлекались научные сотрудники ведущих ВУЗов: МГУ, ЛГУ, МФТИ, МИФИ, МЭИ, МВТУ, МИРЭА, МАИ, ЛЭТИ и многих других, а также политехнических институтов городов: Каунас, Киев, Львов, Минск. В целях интеграции ресурсов и координации деятельности по разработке САПР РЭА в Министерстве Радиопромышленности СССР выполнялись отраслевые программы РАПИРА и ПРАМ, нацеленные на создание информационно-совместимых пакетов программ автоматизированного проектирования.

Значительный вклад в теорию и практику САПР РЭА в частности внесли следующие ученые:

Абрайтис Людвикас Блажевич
Базилевич Роман Петрович
Вермишев Юрий Христофорович
Зайцева Жанна Николаевна
Маркаров Юрий Карпович
Матюхин Николай Яковлевич
Норенков Игорь Петрович
Петренко Анатолий Иванович
Рябов Геннадий Георгиевич
Рябов Леонид Павлович
Селютин Виктор Абрамович
Тетельбаум Александр Яковлевич
Широ Геннадий Эдуардович
Штейн Марк Елиозарович

и многие другие.

Структура и основные этапы проектирования РЭА

Современная электронная аппаратура реализуется на уровнях конструкторской иерархии, показанной на рисунке ниже. Для всех уровней иерархии используются соответствующие средства автоматизированного проектирования такие как САПР БИС/СБИС, печатных плат, блоков и шкафов.

Далее ограничимся вопросами автоматизированного проектирования типовых элементов замены (Уровень I). Полный цикл проектирования электронных устройств уровня I включает следующие основные этапы:

  • Разработка схемы электрической принципиальной (Э3) электронного устройства.
  • Цифроаналоговое моделирование схемы устройства.
  • Размещение (расстановка) электронных компонентов и внешних соединительных разъемов на печатной плате. Оптимизация плана размещения компонентов с целью минимизации длин предполагаемых электрических соединений, обеспечения равномерного теплового рассеивания, создания приемлемой электромагнитной среды для передачи сигналов без искажений.
  • Прокладка (трассировка) электрических соединений между эквипотенциальными выводами размещенных компонентов в соответствии с заданными правилами проектирования, регламентирующими ширину соединений, минимально допустимые зазоры с другими элементами печатного монтажа, обеспечения требований быстродействия и помехозащищенности.
  • Контроль соответствия структуры печатного монтажа исходной электрической схеме и технологическим ограничениям производства.
  • Выпуск конструкторской и производственной документации.
  • Контроль целостности проектных данных, отслеживание внесенных изменений, обмен проектной информацией с другими автоматизированными системами.

Разработка схемы электрической принципиальной (Э3)

Схема электрическая — графическое изображение, используемое для передачи с помощью условных графических и буквенно-цифровых обозначений структуры электронного устройства. Включает условные графические обозначения (УГО) электронных компонентов и связей между их выводами.

Принципиальная схема может быть представлена на одном и более чертежных листов, при этом схема не регламентирует взаимное (физическое) расположения электронных компонентов. Всем компонентам на схеме и соединениям присваиваются уникальные идентификаторы (номер компонента по схеме, имя цепи и пр.). Для повышения читабельности схемы используются компактные графические объекты – шины и соединители.

Разработка электрических схем выполняется с использованием предварительно подготовленных и аттестованных на соответствие требованиям ГОСТ библиотек условных графических обозначений электронных компонентов.

Логическое моделирование цифровых устройств

Логическое моделирование – один из распространенных способов проверки поведенческих и функциональных свойств проектируемых цифровых устройств и нацелено на сокращение затрат, связанных с созданием и испытаниями опытных образцов. Структура цифрового устройства для моделирования описывается на одном из распространенных языков описания электронной аппаратуры – VHDL и (или) Verilog, а значения сигналов в соединениях и динамика их изменений во времени отображаются в виде графических временных диаграмм.

Современные программные средства поддерживают режимы логического моделирования асинхронных и синхронных цифровых устройств в многозначном алфавите возможных значений сигналов. Допускается моделирование и анализ совместной работы аппаратной части цифрового устройства и программного обеспечения (прошивки) в составе этого устройства, что обеспечивает целостность и полноту результатов моделирования.

Моделирование аналоговых устройств

Моделирования аналоговых устройств позволяет проводить анализ рабочих режимов и осуществлять оценку параметров схемы без изготовления ее макетных образцов.

В настоящее время широко распространены следующие виды моделирования аналоговых устройств:

  • Анализ схемы по постоянному и переменному току
  • Анализ переходных процессов и передаточной функции
  • Анализ шумов и устойчивости
  • Температурный анализ при изменении рабочей температуры
  • Параметрический анализ при изменении параметров моделей электронных компонентов (транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы, функциональные источники и др.)

Размещение электронных компонентов

Размещение (расстановка) электронных компонентов и соединительных разъемов на печатной плате является комплексной задачей, при решении которой требуется достижение компромиссов по следующим основным критериям:

  • Расстановка компонентов с соблюдением установленных правил на минимально допустимые расстояния между их корпусами и выводами.
  • Минимизация суммарной длины планируемых к реализации соединений с учетом требований по быстродействию и помехозащищенности (дифференциальные пары, функционально связанные группы, цепи синхронизации).
  • Обеспечение равномерного распределения плотности соединений на печатной плате.
  • Учет теплового рассеивания и электромагнитного излучения электронных компонентов.

Для оценки качества размещения электронных компонентов на печатной плате используются в частности оценки, связанные с анализом плотности распределения требуемых соединений или модель “силовых векторов”, указывающих для каждого компонента направление к его наилучшему посадочному месту на плате.

Трассировка электрических соединений

Трассировка соединений является ключевым этапом конструкторского проектирования радиоэлектронной аппаратуры, решает задачу прокладки соединений на слоях печатной платы между эквипотенциальными выводами компонентов с учётом заданных правил и ограничений, основными среди которых являются ограничения на ширину проводников и минимально допустимые зазоры между элементами печатного монтажа. Показателями эффективности применяемых методов трассировки являются полнота реализации электрической схемы, минимальная суммарная длина построенных соединений, количество использованных слоев и межслойных переходов.

В настоящее время на практике достаточно широко применяются следующие три способа (режима) трассировки печатного монтажа:

  1. Ручная трассировка выполняется конструктором путем нанесения рисунка проводников на чертёж платы.
  2. Автоматическая трассировка реализуется специализированными программами, осуществляющими послойную разводку проводников. Полученные результаты доступны конструкторам для последующей ручной корректировки и доработок.
  3. Интерактивная трассировка является комбинацией ручного и автоматического режимов трассировки. В этом случае конструктор задает условия для трассировки всех или части требуемых соединений, а программные средства осуществляют операции трассировки в заданных условиях.

Принимая во внимание факт, что результаты автоматической трассировки являются весьма критичными при автоматизированном проектировании ниже приводятся описания (в достаточно общей форме) распространенных алгоритмов решения этой задачи.

Волновой алгоритм автоматической трассировки

Впервые описание волнового алгоритма трассировки соединений на печатных платах было опубликовано в начале 60-х годов (Lee, C.Y., «An Algorithm for Path Connections and Its Applications», IRE Transactions on Electronic Computers, vol. EC-10, number 2, pp. 364—365, 1961). Простота этого алгоритма явилась стимулом для реализации множества соответствующих программных средств.

На каждой итерации алгоритм выполняет поиск и формирование соединения заданной ширины между двумя заданными точками на плоскости с учетом существующих препятствий. Для выполнения этих функций используется так называемое дискретное рабочее поле (ДРП) – двумерная числовая матрица, ячейки которой отображают соответствующие участки печатной платы с размерами равными ширине проводника, увеличенной на величину допустимого зазора. Это гарантирует, что два проводника, размещенные в соседних ячейках будут всегда иметь требуемый зазор между их краями. Ячейки ДРП, запрещенные для прокладки соединений, помечаются специальными метками.

Поиск соединения выполняется последовательным назначением числовых меток 1-2-3… соседним (не запрещенным для прокладки соединения) ячейкам ДРП, начиная с одной из соединяемых (“И”) и до встречи второй (“П”). В том случае, когда вторая соединяемая ячейка достигнута, от нее начинается формирование найденного соединения на основе последовательного выбора пар соседних ячеек в кодовой последовательности …3-2-1-3-2-1…

Построенное соединение отображается на ДРП новым множеством запрещенных для прокладки соединений ячеек и затем описанная процедура повторяется для последующей пары точек и т.д.

Методы геометрической трассировки

Методы геометрической (shape-based) трассировки составляют следующее за волновым поколение алгоритмов трассировки печатных плат и больших интегральных схем.

Эти методы оперируют геометрическими моделями объектов печатного монтажа (контактов, проводников и т.п.), осуществляя поиск и прокладку соединений в существующем лабиринте свободных ресурсов.

Алгоритмы этого класса решают задачу прокладки каждого соединения также в два этапа: поиск возможного соединения и его прокладка.

Поиск соединения выполняется последовательным распространением прямоугольных проб (“И” – исходная проба) по непрерывным участкам доступных трассировочных ресурсов — до встречи геометрического объекта “П” (или исчерпания всех ресурсов). Каждая сформированная проба является источником для формирования трех порожденных проб по ее ребрам (eN).

Найденный путь определяется как последовательность пар порождающих и порожденных проб
(П e18 e16 e14 e12 e10 e8 e2 И)

Методы топологической трассировки

Методы топологической трассировки оперируют с топологической моделью трассировочных ресурсов, сформированной в результате применения операций триангуляции (или подобных на основе выпуклых многоугольных геометрических фигур) к множеству характерных точек элементов печатного монтажа: контактов, проводников, зон запретов на трассировку, контура платы и т.п.

Поиск соединения выполняется последовательным анализом смежных треугольников топологической модели, начиная с тех, одной из вершин у которых является “И” и завершая первым встреченным треугольником, у которого одна из вершин есть “П”.
Найденный путь определяется последовательностью ребер смежных треугольников, расположенных между начальной и конечной вершинами:
(П e12 e11 e10 e9 e8 e7 e6 e5 e4 e3 e2 e1 И).

Представленные описания алгоритмов трассировки носят упрощенный характер и выполнены применительно лишь к простейшим однослойным структурам. На практике программные реализации этих алгоритмов обеспечивают возможности трассировки многослойных печатных плат с использованием межслойных металлизированных переходов, соблюдением широкого спектра ограничений на ширину проводников и минимально – допустимые зазоры между всеми элементами печатного монтажа.

Широкое применение электронных устройств в приборостроении, компьютерной индустрии, аэрокосмической отрасли, бытовой технике предъявляет все более жесткие требования к качеству и электрофизическим свойствам печатного монтажа, формируемого в процессе трассировки соединений на плате.

На сегодняшний день все более критичными становятся следующие дополнительные требования к методам трассировки:

  • Реализация высокой плотности соединений.
  • Обеспечение высокого быстродействия и синхронизации при передаче сигналов.
  • Гарантии помехозащищенности сигналов в соединениях.

Документация на проекты электронных устройств

Завершающим этапом проектирования электронных устройств является выпуск проектной документации, включающий конструкторскую документацию и данные для изготовления печатных плат.

Конструкторская документация (КД) — графические и текстовые документы, которые, определяют состав и устройство изделия, содержат необходимые данные для его изготовления, контроля, эксплуатации. Включают спецификацию, электрическую схему, сборочный чертеж платы, перечень элементов, ведомость покупных изделий, технические условия, программу и методику испытаний и другие в соответствии с требованиями ГОСТ.

Данные на изготовление печатных плат формируются программным способом и содержат информацию, необходимую для изготовления фотошаблонов и сверления.

Форматы представления этих данных унифицированы (Gerber, ODB++) и являются стандартами de facto при передаче результатов изготовителю.

Сквозной цикл автоматизированного проектирования РЭА

С позиций пользователей (то есть разработчиков электронной аппаратуры) САПР РЭА являются программным продуктом, потребительские свойства которого оцениваются по следующим основным критериям:

  • Поддержка сквозного цикла проектирования РЭА средствами автоматизации.
  • Функциональные возможности отдельных подсистем (моделирования, трассировки соединений и др.).
  • Открытость системы для ее интеграции с другими средствами автоматизации в той же или смежных предметных областях.
  • Качественная и детальная пользовательская документация.
  • Техническая поддержка пользователей со стороны компаний — разработчиков программного продукта.

В этом ряду требований первостепенным, как правило, является требование возможности построения сквозного цикла проектирования – от выдачи технического задания на проект и до получения конструкторской документации и данных для изготовления изделия.

Содержание сквозного цикла определяется набором проектных этапов, последовательно выполняемых на основе единой информационной модели проекта.

Такой подход обеспечивает совместимость проектных данных и возможности итеративного проектирования изделия, то есть возобновления проектных работ с начального или одного из промежуточных этапов при изменениях проектных спецификаций.

Примером САПР РЭА отечественной разработки, обеспечивающей автоматизацию основных этапов проектирования электронных устройств, является программный продукт Delta Design компании ЭРЕМЕКС:

Во многих случаях компании – разработчики электронной аппаратуры организуют сквозные циклы проектирования на основе интеграции информационно – совместимых САПР РЭА от разных производителей, современный рынок которых достаточно разнообразен.

Завершая рассмотрение вопросов, связанных с автоматизацией проектирования электронной аппаратуры, необходимо отметить, что эта сфера деятельности в настоящее время продолжает достаточно интенсивно развиваться. В ближайшей перспективе следует ожидать появления новых методов и подходов к решению задач автоматизированного проектирования.

Обзор САПР проектирования печатных плат

Наличие в САУ микропроцессорных устройств, мини- и микро-ЭВМ требует разработки принципиальных электрических схем устройств согласования данных устройств со средствами автоматики и проектирования для них печатных плат [4, ].

Любая система проектирования печатных плат (ПП) представляет собой сложный комплекс программ, обеспечивающий сквозной цикл, начиная с прорисовки принципиальной схемы и заканчивая генерацией управляющих файлов для оборудования изготовления фотошаблонов, сверления отверстий, сборки и электроконтроля [4, ].

В 1970 году фирма САДАМ Company выпустила первую версию САПР автоматизированного проектирования ПП — Р-САД. В 1985 г. версия 4.5 САПР Р-САД появилась в нашей стране, а затем с 1988 по 1995 гг. САПР стала широко внедряться под среду MS DOS. В 1996 году фирма ACCEL Teshnologies предложила под Windows среду САПР ПП — ACCEL EDA, в дальнейшем к данной версии вернулось название Р-САД [4].

В современное время множество компаний производят САПР ПП. Рассмотрим наиболее популярные среди них.

Наилучших результатов добилась компания MENTOR GRAPHICS. Имея собственную систему проектирования печатных плат Mentor Board Station, компания поглотила двух своих конкурентов, компании VERYBEST и INNOVEDA, и сейчас продолжает развивать линии продуктов Expedition РСВ и PADS Power РСВ. Ключом к успеху компании явилась ориентация на современные интегрированные среды проектирования для Widows [ ].

Пакет Expedition РСВ данной кампании представляет сейчас наиболее мощное решение в области проектирования печатных плат. Основу системы составляет среда Auto Active, позволяющая реализовать такие функции, как предтопологический анализ целостности сигналов, интерактивная и автоматическая трассировка с учетом требований высокочастотных плат и специальных технологических ограничений, накладываемых использованием современной элементной базы (BGA). Единая среда позволяет с помощью модуля ICX моделировать наводки в проводниках непосредственно при прокладке трассы или шины и контролировать превышение ими заданного уровня. У данного продукта можно отметить только один недостаток — его высокую стоимость, что является немаловажным препятствием для проникновения на российский рынок [3].

Другой продукт компании MENTOR — система PADS Power РСВ —предлагает более дешевое решение. Эта система может похвастаться лучшим автотрассировщиком Blase Router, поддерживающим все необходи мые при трассировке высокочастотных плат функции. Пакет имеет модули предтопологического (Hyper Links Line Sim> и посттопологического (Hyper Links Board Sim) анализа, тесно взаимодействующих с системой контроля ограничений. Сейчас эти модули значительно улучшены за счет внедрения в них оригинальных алгоритмов моделирования, ранее применявшихся в продукте ХТК компании INNOVEDA.

Далее по мощности предлагаемых решений идет компания CADENCE. Для верхнего уровня проектирования предлагается пакет РСВ Design Studio. В качестве редактора печатных плат здесь используется программа Allegro, позволяющая разрабатывать многослойные и высокоскоростные платы с высокой плотностью размещения компонентов. В качестве штатного модуля авторазмещения и автотрассировки здесь используется программа SPECCTRA, управляемая обширным набором правил проектирования и технологических ограничений. Анализ электромагнитной совместимости топологии платы выполняется с помощью специального модуля SPECCTRA Quest SI Expert, для предварительного анализа проекта и подготовки наборов правил проектирования используется модуль Sig Xplorer [3].

Другой продукт компании CADENCE, пакет OrCAD, рекомендуется как более легкое и дешевое решение для проектирования печатных плат. В последнее время продукт почти не развивается, о чем косвенно свидетельствуют номера последних версий (9.1, 9.2, 9.22, 9.23). Редактор печатных плат OrCAD Layout имеет три различные конфигурации с разными функциональными возможностями. В проекте платы здесь может присутствовать до 30 слоев, 16 из которых могут быть сигнальными. Имеются встроенные средства авторазмещения и автотрассировки, а также интерфейс с программой SPECCTRA [3].

Третьим производителем САПР печатных плат можно назвать австралийскую компанию ALTIUM [7, 14]. Благодаря умелой инвестиционной политике эта фирма смогла свести до минимума потери, связанные со спадом рынка высоких технологий. Компания выпустила в свет пакет Protel DXP, представляющий собой продолжение собственной оригинальной линий продуктов Protel. Этот пакет обеспечивает сквозной цикл проектирования смешанных аналого-цифровых печатных плат с использованием программируемой логики фирм XILINX и ALTERA. Весь инструментарий реализован на базе интегрированной среды проектирования Design Explorer, работающей под управлением операционной системы Windows ХР. К имевшимся ранее средствам посттопологического анализа целостности сигналов (Signal Integrity) добавилась возможность выполнять предтопологический ана лиз. Но главным новшеством системы Protel DXP должен был стать топологический автотрассировщик Situs, призванный реализовать новый подход к автоматической разводке плат [ ].

На фоне полной мобилизации усилий на разработку пакета Protel DXP компания ALTIUM продолжает развивать свой второй пакет проектирования печатных плат P-CAD [4, 14]. Эта система остается достаточно популярной в России, что скорее определяется привязанностью наших разработчиков к названию Р-CAD (в свое время фирма ALTIUM сделала умелый маркетинговый ход, переименовав пакет ACCEL EDA в P-CAD). Основные изменения затронули пользовательский интерфейс, который стал больше походить на Protel. Единственное, чем может похвастаться система Р-CAD, — это качественная поддержка выходного формата данных ODB [14, 15].

Отечественные САПР печатных плат

Существенным недостатком в приведенном выше обзоре зарубежных САПР печатных плат является тот факт, что документация результатов проектирования не соответствовала отечественным требованиям ЕСКДы и ЕСТДы [4]. Поэтому в нашей стране на базе САПР Р-САД, Auto Cad стали разрабатываться отечественные САПР, которые позволяли получать документацию проектирования согласно отечественным требованиям. Среди них:

  • • САПР Secret. Предназначена для проектирования 2-х и многослойных ПП. Совместима с Р-САД.
  • • САД Dy. Предназначена для проектирования ПП с 3-мерной графикой. Совместима с Р-САД.
  • • САПР ПР AM 5.3. Предназначена для автоматизации проектирования корпусных изделий печатных плат. Совместима с Р-САД.
  • • САПР cherry САД. Позволяет получать конструкторскую документацию в ЕСКДе по отечественным ГОСТам. САПР совместима с AutoCad.
  • • САПР «Компас». Предназначена для получения конструкторской документации в ЕСКДе, совместима с Auto Cad.
  • • САД Supervisions. Предназначена для получения конструкторской документации в ЕСКДе, с трехмерной графикой, совместима с Auto Cad.
  • • И многие другие САПР, позволяющие получать документацию согласно отечественным ГОСТам. [4]

Другим недостатком использования зарубежных САПР ПП является сложность изучения ППП, что усложняет использование в учебном процессе. Пакеты прикладных программ DipTrace являются русифицированной версией [4, 7-10].

10 лучших программ для проектирования печатных плат в 2022 году: (Обзор платных и бесплатных программ САПР)

В этой статье представлен краткий обзор некоторых из лучших программ для проектирования печатных плат 2022, используемых при проектировании электронных схем в очень общем виде, начиная от инструментов, которые позволяют разрабатывать только диаграммы и схемы, до инструментов для разработки, моделирования и разводка печатных плат к средствам проектирования электронных схем (микросхем).

Перед созданием этого списка были приняты во внимание несколько критериев.

Среди них бесплатное программное обеспечение, платное условно-бесплатное программное обеспечение и многие из них с выдающимся качеством, простотой использования и т. Д.

Рисование цепей или схем становится проще с практикой, а также с выбором подходящих инструментов проектирования.

EasyEDA: Лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2022 года

EasyEDA — это отличное бесплатное программное обеспечение для проектирования печатных плат на базе облака EDA 2020, которое упрощает схематическое проектирование, моделирование SPICE и Расположение печатных плат.

В настоящее время готово более 70,000 15,000 схем и доступно в онлайн-базе данных, а также имеется более XNUMX XNUMX библиотек Pspice.

Вы можете быстро рисовать схемы с помощью библиотек, доступных в браузере.

Разработанные работы могут быть частными, общедоступными или даже открытыми для всех пользователей.

Схемы и библиотеки можно импортировать из популярных программ, таких как Altium, Eagle, KiCad, в LTspice.

Файлы можно экспортировать в различные форматы, включая JSO. Дополнительные услуги по производству печатных плат также предлагаются по невысокой цене.

Поскольку приложение можно открыть в облаке, это дает пользователям удобство мобильности и портативности.

Поскольку это онлайн-инструмент, он совместим с самыми разными системами.

Системное видение

Systemvision — Systemvision — это бесплатный инструмент, разработанный Mentor Graphics для моделирования электронных схем.

Помимо облачной поддержки, которая обеспечивает отличную совместимость с большинством систем, инструмент предлагает расширенные возможности моделирования на основе моделей VHDL-AMS. В дополнение к использованию полного набора доступных компонентов, с помощью этого языка можно разрабатывать новые компоненты в соответствии с потребностями.

Кроме того, у него есть очень интересная способность при оценке поведения новых компонентов, поскольку с помощью данных, доступных в таблице данных, можно моделировать их поведение с большой точностью.

Представьте себе, например, сравнение поведения потребления или даже частотной характеристики операционного усилителя.

В дополнение к традиционному моделированию аналоговых цепей, он позволяет моделировать электромеханические элементы, позволяя моделировать параметры напряжения и усталости.

Программное обеспечение для сборки печатных плат

Upverter-PCB: лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2022 года

Upverter — еще одно отличное онлайн-программное обеспечение для проектирования печатных плат 2020 года для разработки электронных проектов.

У него очень приятная среда разработки и очень интересная кривая обучения, с акцентом на начальное руководство, показывающее часть функций.

Инструмент позволяет разрабатывать схему с помощью обширной библиотеки компонентов, с той разницей, что и служба «консьержа», где при отсутствии компонента, необходимого для проекта, вы сигнализируете о своей потребности с помощью данных из компоненты, производитель и техническое описание, а в какой-то момент становится доступным тот же компонент.

Как только компонент будет «готов», вы получите уведомление об обновлении системы, а если компонент будет обновлен, вы также получите уведомление.

После схемы можно выполнить разводку печатной платы.

В бесплатной версии он позволяет пользователю 2 частных проекта, контроль версий репозитория и запрос на 5 консьержей, а также экспортирует CAM общедоступных проектов.

Кроме того, есть платные планы с большей функциональностью (с симуляцией в будущем). Он также имеет широкий спектр общих проектов.

Autodesk 123D — Circuits.io

Автодеск 123D – Circuits.io – лучшее онлайн-программное обеспечение для проектирования печатных плат 2020 года, которое наверняка понравится многим новичкам, энтузиастам и производителям своим интерфейсом и функциями.

Платформа бесплатна и поддерживается Autodesk.

Это позволяет при сборке схемы «разместить» компоненты на виртуальной макетной плате, затем подключить кабели и смоделировать.

Он имеет интеграцию с миром Arduino, что позволяет тестировать коды без необходимости иметь плату или даже компоненты, что отлично подходит для тех, кто только начинает, или даже для тех, кто хочет избежать дополнительных расходов.

Существует своего рода самоучитель по использованию имеющихся ресурсов и даже мини-курс по электричеству. Отличный инструмент для любителей Arduino.

Инструменты проектирования электронных схем: Fritzing

Фрицинг– Очень популярное лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2020 года среди производителей из-за простоты рисования электронных схем либо с помощью традиционной схемы, либо даже путем имитации сборки на макетной плате. С помощью схемы также можно создать печатную плату.

Дизайн электронных схем

Everycircuit: лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2022

EveryCircuit— Онлайн-симулятор (а также офлайн на смартфоне) — это очень интересно и интерактивно.

В некотором смысле мы можем рассматривать его как мультиплатформенный, поскольку его можно использовать в облаке через браузер (только в Chrome), а также в Android и iOS.

Один момент, который делает его очень интересным во время учебы, и почему бы не сказать его как инструмент во время дисциплин, связанных с электроникой, — это тот факт, что он графически представляет (эти маленькие зеленые точки на проводах) идеальное течение тока, что значительно облегчает понимание этого понятия абстрактное.

Апплет Circuit Simulator — очень интересный онлайн-симулятор Spice, о котором говорилось ранее в этой статье.

Очень интересным моментом этого симулятора является то, что благодаря тому, что он работает в большинстве браузеров, он становится мультиплатформенным и хорошо работает даже в браузере устройства Android.

Альтиум Дизайнер 19

Альтиум Дизайнер 18 поднял опыт проектирования печатных плат на новый уровень, представив современный графический пользовательский интерфейс, функциональность нескольких плат и переработанную систему управления материалами (BOM), основанную на 64-битной архитектуре. Altium Designer 19 предлагает новые мощные технологии проектирования, которые упрощают процесс создания даже самых сложных проектов и обеспечивают беспрецедентную унификацию схем, процессов проектирования и пост-проектирования.

Altium Designer 19 гораздо более полный, чем другие программы для проектирования печатных плат, некоторые из его наиболее выгодных функций:

  • Он предлагает широкий спектр инструментов управления данными и информационных ресурсов, а также помогает преодолеть разрыв между проектированием и производством.
  • Это позволяет вам активно управлять созданием и проверкой всех производственных данных, экономя время и сводя к минимуму дорогостоящие ошибки в процессе проектирования.
  • Вы можете создать спецификацию в Altium Designer из схемы захвата, печатной платы или из активной спецификации, инструмента, используемого для работы напрямую с вашими проектными компонентами, включая облачное соединение с вашими поставщиками деталей. Это позволит вам в режиме реального времени собирать данные и информацию об используемых вами частях, таких как стоимость и доступность.
  • Он имеет богатую библиотеку с несколькими образцами шаблонов ИС, а также множество предложений от производителей, что позволяет легко найти ИС, которые вы используете на своей печатной плате, и легко добавить их в свой дизайн.
  • Возможности печати в Altium Designer фантастические и непревзойденные. Комбинация автоматической и ручной маршрутизации — отличная возможность добавить в программное обеспечение.
  • Он также подходит как начинающим, так и опытным пользователям.
  • У него есть портативная версия, которую вы можете носить с собой на USB-накопителе и использовать в любом другом месте, где вы не установили все программное обеспечение.

Altium Designer 19 — это полная система проектирования программного обеспечения САПР, которая предоставит вам ресурсы, необходимые для решения самых сложных задач проектирования.

Как выбрать лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2020?

Выяснить, какое лучшее программное обеспечение для проектирования печатных плат 2020 года для создания макетов печатных плат или программное обеспечение EDA (Electronic Design Automation, переведено, Electronic Design Automation) — не такая простая задача.

Есть характеристики и особенности, которые могут сделать это программное обеспечение, которое предпочитают многие, не лучшим образом отвечающим потребностям данного проекта.

В общем, у нас есть две основные ссылки, чтобы сделать вывод. Один из них — это то, что наши клиенты рассказывают нам об используемом программном обеспечении.

Некоторые настолько привыкли использовать «предпочитаемую» программу, что видят большие преимущества в ее использовании и начинают давать почти фанатичные отзывы в пользу этой.

Другая ссылка основана на цифрах. Одним из наиболее важных элементов информации, позволяющих определить, какое программное обеспечение EDA является лучшим и наиболее часто используемым, является частота, с которой мы получаем проекты от каждого из них.

Мы, производители печатных плат, мы получаем десятки проектов ежедневно, и это позволяет нам делать такой анализ.

И, если они наиболее часто используются, то, по крайней мере, можно сказать, что у них отличное соотношение затрат и результатов.

Помимо программного обеспечения, указанного в этом рейтинге, существует еще несколько версий и названий, которые были заменены с годами в связи с приобретением компаний и продуктов, в основном Altium.

Поэтому такие имена, как Protel, Tango, P-cad, Autotrax и другие, которые уже были одними из самых популярных, не появятся в этом списке.

Дизайн печатной платы

Лучшее бесплатное программное обеспечение для проектирования печатных плат 2020

На рынке также есть несколько вариантов бесплатного и хорошо принятого программного обеспечения.

Фактически, некоторые из них бесплатны, потому что они представляют собой маркетинговые инструменты, которые служат для того, чтобы приблизить пользователей к PCI, которые предоставляются производителями печатных плат или электронных компонентов, обычно в Северной Америке.

В результате эти компании уже помещают пользователей в свою воронку продаж.

Хотя эта практика не так распространена во многих странах, ничто не мешает использовать это программное обеспечение, поскольку покупка лицензии не всегда доступна для всех пользователей.

Тем не менее, всегда важно проверять ограничения этих лучших программ для проектирования печатных плат 2020, потому что очень часто можно получить проекты в программном обеспечении, бесплатная версия которого не генерирует необходимые файлы Gerber, Dxf, excellon, Sieb Mayer и т. Д. для изготовления табличек, а значит, во многих случаях все работы по созданию макета можно выполнить только при покупке лицензионной (платной) версии.

Завершив анализ, проверьте ниже 10 лучших и наиболее часто используемых программ EDA:

  1. 10-я DesignSparkPCB
  2. 9-я EasyEDA
  3. 8-я ExpressPCB
  4. 7-я Fritzing
  5. 5-я FreePCB
  6. 6-й отрыв
  7. 4 Кикад
  8. 3 Eagle Software
  9. 2-е программное обеспечение Proteus
  10. Первое программное обеспечение Altium

Если программного обеспечения, которое вы регулярно используете, нет в этом списке, не волнуйтесь.

Технические различия между ними уменьшаются с каждой новой версией, и какая бы программа ни использовалась правильно, вы всегда сможете получить отличные результаты при изготовлении вашей печатной платы.

Прокомментируйте здесь, какое программное обеспечение вы используете для создания макетов, и каковы их положительные и отрицательные стороны, потому что в следующих постах мы поговорим о деталях некоторых из этого программного обеспечения EDA!

Другие инструменты

SmartDraw Инструмент для дизайн диаграмм и различных схем, разработанных SmartDraw LLC, которая разрабатывает высококачественные инструменты САПР. Его бесплатные version стремится использовать инструмент, продвигая платную версию.

ДНЕЙ Вход в музей Мадам Тюссо программного обеспечения. для рисования схем, в том числе блок-схем, а также электронных схем (цифровая логика, схемы CMOS, аналоговые схемы).

Наиболее распространенные и традиционные компоненты доступны в электронной схеме, однако это указано для более простых схем или даже для новичков в мире электроники. Он имеет лицензию GPL с версиями, доступными для Windows, Mac OS X и Linux.

А в случае сомнений не стесняйтесь обращаться к PCBМай команда! Мы готовы помочь вам с вашими сомнениями и предоставить вам всю конкретную информацию для каждого случая.


источники:

http://bstudy.net/948861/tehnika/obzor_sapr_proektirovaniya_pechatnyh_plat

http://www.pcbmay.com/ru/%D0%BB%D1%83%D1%87%D1%88%D0%B5%D0%B5-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B5-%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B0%D1%82%D0%BD%D1%8B%D1%85-%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D1%82-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D1%8B/

Оцените статью