PCB設計に必要な基本ツールを知っていますか?

家を建てようと PCB を建てようと、ツールボックスの適切なツールを使用する必要があります。すべての設計者はパーツを配置するための CAD ツールを必要としますが、コマンドラインベースの CAD ソフトウェアでさえ、パーツを正確に配置するために使用できます。現代の電子機器はあらゆるレベルでますます複雑になっているため、設計者は基本的な設計タスクを高速化するのに役立つツールを必要としています。

適切な PCB 設計ツールセットを選択するには、多くの潜在的なオプションを検討する必要があります。市場にはさまざまな機能を備えた多くのソフトウェアパッケージがあり、すべてのソフトウェアパッケージを無料で試す時間はありません。これらのデザインプラットフォームの一部は、20 年前に使用されていた古いワークフローでも使用できます。これを念頭に置いて、各設計者が PCB 設計ソフトウェアに必要とするいくつかの基本的なツールを見てみましょう。

回路図の設計とキャプチャ

電子回路図は家の土台のようなものです。ボードに載せるすべてのコンテンツは、この基本文書に基づいています。この重要なドキュメントには、回路基板に必要なコンポーネント、それらの接続方法、および電源とグランドの場所が示されています。適切な回路図エディタを使用すると、レイアウトを簡単に計画し、ボードにメモを追加できます。

回路図エディタを使用するとボードを整理できますが、設計が複雑になると、1 つの回路図を使用すると扱いにくくなります。ボードに複数の機能を組み込み始めると、階層化された回路図を使用して整理できます。これにより、機能ブロックへの配置方法に応じてコンポーネントを異なる回路図に分割し、回路図間の親子関係を定義できます。

circuit board

マルチチャネル PCB 設計ツールを使用すると、整理しやすくなるだけでなく、階層図でコンポーネントグループを簡単にコピーできます。回路図が初期レイアウトとしてキャプチャされると、これらの複製されたコンポーネントグループが新しいボードに転送されます。次に、コンポーネント間のワイヤのルーティングと、電源およびグランド接続の配置を開始できます。

ルーティング機能

回路図が初期レイアウトとしてキャプチャされると、CAD ツールを使用してコンポーネントとルーティングトラックを配置できます。配線は、マザーボード上のコンポーネント間の物理的な接続を定義する重要なタスクです。シンプルなデザインの場合、各接続を手動で配線し、デザインルールに従ってレイアウトを確認するのは簡単です。ただし、回路基板がより複雑になり、必要な相互接続の数が増えるにつれて、ルーティングプロセスを自動化するツールを使用すると、多くの時間を節約できます。

自動ルーターと対話型ルーターの利点の間の議論は永遠に続くようです。差動ペアを含まない単純な回路基板、多数の信号ネットワーク、または相互接続のビア数が制限されている場合でも、自動ルーターは適切なレイアウトを生成できます。このような場合、適切なルーティングポリシーを定義できれば、自動ルーターによってより適切なレイアウトが生成されることに注意してください。

ここで、インタラクティブな自動配線が重要な PCB 設計ツールになります。自動インタラクティブルーティングは、自動ルーティングとインタラクティブルーティングの長所を組み合わせたものです。相互接続に沿って、特定の信号ネットワークのウェイポイントを手動で定義できます。このツールは、ソースコンポーネント、これらのウェイポイント、およびロードコンポーネント間のネットワーク内のルートを自動的にトレースします。

信号の完全性と送電解析

シグナルインテグリティに関しては、最新のデジタル IC のスイッチング速度は十分に高速であり、信号をクリーンに保つことができます。これは、ほぼすべての設計者にとって重要な考慮事項となっています。シグナルインテグリティを確保するには、特定のアプリケーションに適したスタック、ルーティングジオメトリ、およびグランドプレーンを設計する必要があります。これらはすべて、CAD、配線、回路基板設計ツールのタスクです。

適切なシグナルインテグリティソフトウェアパッケージを使用すると、さまざまなネットワークでの反射とクロストークの波形を確認できます。これは、いつ終了するか、およびどの一致するネットワークを異なるトレースで使用する必要があるかを判断するのに役立ちます。

電力伝送と熱管理に関しては、電力伝送ネットワークアナライザ (PDNA) を使用して、ルーティング、電源プレーンとグランドプレーン、およびビアの IR 損失を決定できます。 PDNA は、直感的な出力形式を使用して電圧および電流密度の結果を生成する必要があります。最適なツールはインタラクティブなカラーマップを表示するので、潜在的な電源冷却の問題や過度の IR ドロップについて回路基板を視覚的に確認できます。

ルール駆動エンジンに基づく PCB 設計ツール

おそらく、PCB 設計の最も重要な部分は、設計が基本的な設計規則に準拠していることを確認することです。デザイン機能は、レイアウトを作成するときにこれらのルールに対してデザインデータをチェックする必要があります。これにより、問題をすばやく見つけて必要に応じて修正することができます。また、設計ルールによって CAD および配線機能の機能が制限される可能性があるため、重要な設計基準に準拠するのに役立ちます。

他の PCB 設計ソフトウェアパッケージでは、これらの重要な機能が異なるプログラムに分割されているため、プログラム間を移動する際にデータをエクスポートして再インポートする必要があります。新しいバージョンがリリースされると、複雑なソリューションを設計する必要があり、古いデータが突然アクセスできなくなるという現実的なリスクがあります。この環境では、さまざまな設計ツール間でワークフローとインターフェイスに一貫性がなく、学習曲線が悪化し、設計の生産性が低下します。 PCB 処理工場は、PCB 設計に必要なツールと、各設計者が習得する必要があるツールについて説明します。