Migliori Software di progettazione PCB

Che cos'è un software di progettazione PCB?

Il software di progettazione di circuiti stampati (PCB) viene utilizzato per progettare e disporre circuiti elettronici su un circuito stampato. Si concentra sulla disposizione dei componenti, l'instradamento dei pin e la verifica e simulazione della funzionalità del circuito.

La progettazione PCB è il blocco di costruzione della maggior parte dell'elettronica, ad eccezione di quelle molto basilari. La struttura meccanica di un progetto PCB è piuttosto complessa. Pertanto, un contesto adeguato di ingegneria elettrica e una competenza nel design assistito da computer (CAD) sono fondamentali per utilizzare efficacemente questo software.

Con una scheda di progettazione PCB, gli utenti possono creare layout schematici, importare componenti e instradare interconnessioni in un circuito funzionante. Questi componenti aiutano a costruire una scheda di circuito, e il software di progettazione PCB ne testa l'applicazione. Questi test e simulazioni garantiscono la longevità dell'hardware elettrico ed elettronico.

Che cos'è un progetto PCB?

Un progetto di circuito stampato (PCB) è un progetto che produttori, ingegneri e tecnici utilizzano per creare dispositivi elettronici durevoli. La funzionalità di un PCB affronta i componenti principali di un dispositivo o apparecchio elettronico fornendo una piattaforma per montarli e interconnetterli.

Il modello di circuito 2D o 3D viene creato digitalmente nel progetto PCB, un progetto utilizzato dai produttori di prodotti, ingegneri e tecnici per guidare la fabbricazione del PCB fisico. Questo progetto garantisce il corretto posizionamento e instradamento dei componenti per prestazioni elettriche ottimali.

La progettazione PCB è una tecnica che consente all'utente di progettare circuiti e garantire che i componenti, le interconnessioni dei fili e le tracce siano funzionali e stabili. L'idea di avere un modello di progettazione prima della produzione del prodotto è di assemblare parti critiche, consentire una trasmissione fluida e ottimizzare la larghezza di banda delle tracce. Il software di progettazione PCB è un software per circuiti stampati dotato di queste funzionalità e facilita la produzione rapida di componenti elettronici.

Caratteristiche del software di progettazione PCB

Quando si seleziona un software di progettazione PCB, si dovrebbe confrontare le caratteristiche offerte dal fornitore del software con i propri casi d'uso specifici. Nel dominio elettrico ed elettronico, queste caratteristiche sono essenziali:

• Layout PCB: Lo strumento può costruire layout PCB per eseguire operazioni elettroniche e schede di circuito con l'isolamento richiesto. Il layout PCB è il prototipo di una scheda di circuito dove l'utente può regolare i sistemi, costruire interconnessioni e impostare le reti e i pin.
• Editor schematico: L'editor schematico consente agli utenti di posizionare e modificare i componenti su una pagina schematica. Questa funzione serve come funzione di base di un PCB. Inoltre, la maggior parte degli editor schematici consente agli utenti di annotare i componenti direttamente sugli schemi, offrendo informazioni aggiuntive sui diversi elementi del PCB.
• Autorouting: L'autorouting collega i fili da componente a componente su un circuito stampato. Alcuni software di progettazione PCB includono funzionalità che collegano automaticamente i punti sulla scheda di circuito. Per farlo, gli utenti devono selezionare le reti e il router instrada automaticamente le tracce secondo le regole di progettazione. Questo evita agli utenti di perdere tempo in compiti tediosi.
• Capacità di simulazione e analisi: Prima di implementare un circuito, deve essere sottoposto a test in condizioni difficili, inclusi temperatura, pressione e fattori atmosferici esterni. Il processo di test convalida gli strumenti, i componenti e i flussi di lavoro, verificando l'analisi del PCB prima della produzione.
• Integrazione del visualizzatore CAD: Il visualizzatore CAD consente ai team cross-funzionali di visualizzare, modificare e modificare i progetti e assemblare i campi all'interno di un circuito come richiesto per l'hardware elettrico.
• Collaborazione cross-dipartimentale: Con strumenti di collaborazione, i progettisti PCB possono lavorare tutti sulla stessa scheda insieme in tempo reale. Gli utenti possono modificare il lavoro degli altri, aggiungere commenti e fornire feedback ai colleghi progettisti. Inoltre, gli utenti possono memorizzare e accedere a qualsiasi scheda in qualsiasi momento durante la sua storia di sviluppo. In questo modo, nessuna modifica è permanente e gli utenti possono sempre rivisitare i vecchi progetti.
• Gestione delle librerie e librerie di componenti: Le librerie di componenti danno agli utenti accesso a vari componenti predefiniti per parti di ricambio elettriche comuni. Questa funzione consente agli utenti di estrarre parti del progetto PCB dalla libreria e non dover progettare ogni parte da zero. Invece, gli utenti possono risparmiare tempo durante il processo di progettazione inserendo facilmente i componenti desiderati nello schema di progettazione.
• Impronta PCB: L'impronta PCB definisce le dimensioni fisiche del circuito stampato e spiega ogni componente e caso d'uso. Alcuni software di progettazione PCB più avanzati possono persino collegarsi a un produttore di PCB direttamente all'interno della libreria dei componenti. Questo consente agli utenti di effettuare ordini per i componenti.
• Visualizzazione 3D: La visualizzazione 3D consente agli utenti di modificare i componenti con il design assistito da computer 3D. Questa funzione aiuta i progettisti a identificare facilmente errori che potrebbero non aver visto negli schemi 2D e offre agli utenti una rappresentazione reale di come apparirebbe il circuito stampato finito. È importante notare che la qualità del rendering 3D può variare ampiamente tra le soluzioni.
• Controllo delle regole di progettazione: Questa funzione consente agli utenti di identificare violazioni di progettazione che portano a problemi di integrità del segnale, integrità della potenza, interferenze elettromagnetiche (EMI) e compatibilità elettromagnetica (EMC). Il controllo delle regole di progettazione viene generalmente condotto attraverso test di simulazione. Questi test includono la simulazione di circuiti a segnale misto, l'integrità del segnale e l'analisi dell'integrità della potenza. Tutte queste simulazioni di circuiti consentono agli utenti di testare le prestazioni delle loro schede in un ambiente virtuale. Questo li aiuta a verificare se il loro progetto funziona prima di spendere denaro per la produzione del PCB.
• Instradamento a coppie differenziali: L'instradamento a coppie differenziali PCB è una tecnica di progettazione utilizzata per creare un sistema di trasmissione bilanciato per trasportare segnali differenziali attraverso un circuito stampato. Alcuni software di progettazione PCB forniscono agli utenti un editor di coppie differenziali che consente agli utenti di definire la larghezza di instradamento delle reti nella coppia e la separazione (gap) tra di esse. Questo accelera notevolmente il processo manuale di instradamento a coppie differenziali.

Tipi di software di progettazione PCB

Mentre il software di progettazione PCB gestisce le schede di circuito per diversi dispositivi elettronici, gli utenti devono scegliere il tipo che si adatta alla loro applicazione target.

• Software di progettazione PCB professionale o commerciale: Questo è il software di progettazione PCB mainstream che aiuta nella creazione di layout PCB, cattura schematica e simulazione. Lo stack tecnologico viene utilizzato per costruire dimostrazioni elettriche di circuiti di potenza, che aiutano ingegneri e assemblatori a distribuire un meccanismo di corrente operativa all'interno dei dispositivi elettronici.
• Software di progettazione PCB open-source: Per tecnologie e apparecchi semplici, il software di progettazione PCB open-source gestirebbe la progettazione, il test e le dinamiche elettriche del prodotto. L'app aiuterebbe nella creazione di layout di base, simulazione per l'involucro, gestione termica e dello stress, e interconnessioni con tracce in modo economico.
• Software di progettazione PCB basato su cloud: Questo stack viene utilizzato da ingegneri elettronici, ingegneri meccanici e personale tecnico per modificare, memorizzare e modificare i progetti su server cloud. I trasferimenti cloud garantiscono crittografia premium, caricamenti e download di progetti più veloci, aggiornamenti automatici senza installazione manuale e minima vulnerabilità o rottura del circuito.
• Strumenti di progettazione PCB gratuiti o freemium: Alcuni strumenti di progettazione PCB offrono servizi gratuiti con componenti di base e supporto per l'instradamento. I sistemi forniscono anche cattura schematica di base, layout PCB e involucri per progettare schede di circuito. Tuttavia, le impostazioni sono di base e le librerie di componenti sono limitate.
• Software di progettazione PCB specializzato: Questa è una versione avanzata del software che offre moduli aggiuntivi per la trasmissione di potenza, frequenza radio, tracciamento RFID e supporto per l'instradamento automatico per l'elettronica di potenza, applicazioni automobilistiche e aerospaziali interattive.

Vantaggi dell'uso degli strumenti di progettazione PCB

Il software di progettazione PCB consente agli utenti di creare dispositivi elettronici ed elettrici durevoli e gestire i flussi di lavoro delle attività ingegneristiche in modo semplice e risparmiando tempo. Alcuni dei vantaggi che offrono sono:

• Controlli delle regole di progettazione efficienti: La libreria dei componenti offre supporto per l'instradamento, interconnessioni tra reti e tracce e altre risorse da implementare per i progetti PCB. Questi componenti intuitivi aiutano ingegneri meccanici ed elettronici a conoscere e comprendere le parti di ricambio e le macchine e a integrarle nel layout schematico.
• Riduzione del tempo di immissione sul mercato: La progettazione PCB ottimizza l'implementazione delle funzionalità, i processi di ingegneria e test per i team software, il che aiuta nella produzione più rapida e riduce il tempo di immissione sul mercato.
• Collaborazione migliorata: Diversi team funzionali possono accedere e supervisionare le modifiche di progettazione nel layout PCB in tempo reale. Più team che lavorano su un singolo progetto di circuito migliorano la collaborazione e riducono il rischio di malfunzionamenti.
• Simulazione e analisi: Lo strumento offre flussi di lavoro di test avanzati e strumenti di simulazione per verificare la gestione termica, la tolleranza al calore, lo stress, l'integrità del segnale e la distribuzione della potenza di un circuito stampato e annotazioni pertinenti per ciascun componente.
• Manifatturabilità: Il software di progettazione PCB aumenta la manifatturabilità integrando i principi di progettazione nell'aspetto ingegneristico e fabbricando logiche reattive affinché i dispositivi elettrici funzionino a lungo termine.
• Formazione del personale: Lo stack ha un percorso di onboarding per gli acquirenti per essere riconosciuti con diverse funzionalità, miglioramenti, moduli, API e i loro casi d'uso. Fornisce anche risorse di base di conoscenza e video di prodotto per un'installazione e implementazione rapide.
• Compatibilità con il sistema operativo: Gli ingegneri possono distribuire involucri PCB all'interno di qualsiasi infrastruttura software e piattaforma come servizio (PaaS). I progetti possono essere condivisi tra sistemi macOS, Linux, Windows e Unix.
• Librerie di componenti: L'utente può distribuire e approvvigionare componenti PCB per instradarli con la scheda di circuito. Se c'è una carenza di librerie PCB, il software si collegherà a una fonte locale di PCB o a un produttore per rifornire i componenti con tutti i dettagli, le annotazioni e l'integrità.

Chi utilizza il software di progettazione PCB?

Durante il processo di produzione di un prodotto elettronico, la progettazione PCB è un passaggio cruciale che richiede un'ispezione approfondita. Diamo un'occhiata agli utenti principali coinvolti nella produzione del risultato:

• Ingegneri elettronici: Gli ingegneri elettronici implementano progetti e framework di progetto per progettare circuiti elettrici, parti di ricambio elettroniche e macchinari per motori. Lo stack software comprende cattura schematica, strumenti di layout e una libreria di componenti.
• Progettisti e sviluppatori PCB: I progettisti e sviluppatori PCB costruiscono simulazioni 3D di dispositivi elettrici per la ricerca e lo sviluppo del prodotto finale. Questi utenti istruiti sanno come progettare, visualizzare e testare gli elementi di produzione per garantire l'applicabilità e la funzionalità dei prodotti.
• Studenti: Gli studenti che studiano ingegneria meccanica, ingegneria strutturale e ingegneria elettronica e delle telecomunicazioni (ENTC) imparano a lavorare in impianti di produzione e fabbriche reali con il software di progettazione PCB.
• Insegnanti: Docenti e mentori all'interno delle discipline ingegneristiche utilizzano tecnologie circuitali per aiutare gli studenti a costruire modelli 3D e apprendere i principi di base per i campi elettrici ed elettromagnetici. Questi principi vengono utilizzati in schede di circuito in miniatura, impianti di distribuzione dell'energia e reti hi-tech.
• Tecnici e assemblatori: I tecnici e il personale di assemblaggio sfruttano lo stack software PCB per la ricerca e il ciclo di vita del prodotto. Con il supporto di assemblatori, fabbricatori, netlist e pin, i tecnici possono ottimizzare facilmente i flussi di lavoro di produzione.
• Ingegneri di produzione: Gli ingegneri di produzione utilizzano il software di progettazione PCB per rivedere e ottimizzare i modelli virtuali per una produzione efficiente. Possono collaborare con i team di progettazione per affrontare le preoccupazioni di manifatturabilità e garantire prodotti prodotti in massa.
• Ingegneri elettrici e hardware: Gli ingegneri hardware ed elettrici utilizzano la progettazione PCB per apprendere l'earthing dei fili, la messa a terra, la gestione termica e il flusso di corrente all'interno dei layout PCB.
• Imprenditori e startup: Imprenditori e fondatori utilizzano il framework PCB per costruire elettrodomestici e prodotti elettronici. Lo stack è composto da strumenti che aiutano a sperimentare con le schede di circuito e utilizzare diverse logiche hardware per testare e convalidare i prodotti.

Quanto costa il software di progettazione PCB?

Sono disponibili vari tipi di software di progettazione PCB, inclusi abbonamenti open-source, abbonamenti a pagamento, licenze studio e piani annuali. Soluzioni software leader come Altium Designer, Altium 365, Ansys RedHawk-SC, Fusion 360, Autodesk, Cadence, Allegro e Solidworks offrono integrazione CAD per automatizzare i flussi di lavoro di progettazione.

Per saperne di più sui prezzi, è consigliabile visitare i siti web dei fornitori di software e registrarsi per un preventivo personalizzato con gli specialisti del servizio clienti rispettivi.

Inoltre, apprendere il processo di implementazione di un software con una prova gratuita o un piano senza costi per un determinato periodo può fornire una comprensione più approfondita del servizio software. Registrarsi per una demo consentirebbe ai team di selezionare efficacemente il piano o l'abbonamento più adatto in base alle loro esigenze aziendali, al ciclo di vita del prodotto e all'allocazione delle entrate. Le soluzioni sono distribuite in tre principali dimensioni aziendali: piccole, medie e grandi imprese.

Software correlati alla progettazione e al layout PCB

Per gli utenti che cercano alternative per progettare e produrre i loro articoli elettrici, ecco alcuni software e servizi che potrebbero essere integrati all'interno del software di progettazione PCB.

• Software di ingegneria assistita da computer: Il software di ingegneria assistita da computer costruisce rendering 2D o 3D di oggetti reali come edifici, ponti o strade. Il software viene utilizzato da pianificatori immobiliari, decoratori d'interni, urbanisti, architetti e ingegneri edili e civili per preparare bozze grezze e ingrandimenti di progetti importanti.
• Software di gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM): I circuiti stampati richiedono vari componenti per completare un progetto. Questi componenti possono provenire da vari produttori e richiedono coordinamento tra i team. Tenendo presente questo, gli utenti devono integrare il loro software di progettazione PCB con il software PLM. Quindi, gli utenti possono accedere ai dati del prodotto e ai servizi di gestione del flusso di lavoro essenziali per l'automazione e la distribuzione di successo dei dati e dei processi del layout PCB.
• Software MCAD: Il software di progettazione assistita da computer meccanica (MCAD) viene utilizzato da ingegneri meccanici e strutturali per progettare motori e macchinari elettrici.

Problemi con le soluzioni di progettazione PCB

• Curva di apprendimento e complessità: Vale la pena notare che alcuni servizi PCB possono essere piuttosto complessi, il che potrebbe rendere difficile per gli utenti imparare a usarli. In tali casi, gli utenti possono fare riferimento ai tutorial disponibili sulle pagine dei fornitori. Questi tutorial sono generalmente completi e forniscono spiegazioni dettagliate sull'uso delle funzionalità avanzate del software di progettazione PCB.
• Problemi di integrazione ed estensione: A volte, l'integrazione della progettazione PCB creerebbe problemi API ed errori di file '.exe' all'interno dello stack ERP corrente. Garantire uno scambio di dati senza interruzioni con software di scambio dati CAD consente agli utenti di controllare le specifiche tecniche prima di adottare una suite software.
• Bug del software e stabilità: Il software di progettazione PCB, come qualsiasi altro strumento, può essere influenzato da furti di dati, errori di progettazione e interruzioni del sistema. Sono necessari aggiornamenti regolari per risolvere questi problemi.
• Costo del software e delle licenze: Il costo e le licenze degli abbonamenti software, specialmente per il software PCB di livello professionale, possono essere una sfida. Tenere presente la spesa iniziale e i costi di rinnovo quando si valuta il valore del ritorno sull'investimento (ROI).
• Tenere il passo con i progressi tecnologici: Il campo dell'elettronica è dinamico e abbraccia nuove tecnologie. Con il recente avvento della realtà aumentata e software di realtà virtuale, gli ingegneri di progettazione PCB stanno costruendo ologrammi 3D e lavorando su circuiti e logiche elettriche in realtà fisiche. Non farlo può limitare l'efficacia del prodotto e portare a recensioni e feedback negativi dal pubblico.

Quali aziende dovrebbero acquistare software di progettazione PCB?

Il software di progettazione PCB è un requisito importante per le aziende di ingegneria. Alcune aziende possono investire nel software di progettazione PCB per garantire la soddisfazione del consumatore a vita.

• Aziende di produzione elettronica: Le aziende specializzate nello sviluppo di attrezzature industriali, sicurezza sanitaria e ambientale (HSE) e macchinari per impianti possono utilizzare il software di progettazione PCB per lavorare su bozze grezze e costruire layout schematici.
• Aziende tecnologiche e di semiconduttori: Aziende come IBM, Intel e Biosonic che producono chip, processori e transistor possono utilizzare il software di progettazione PCB per ottimizzare l'inventario e i flussi di lavoro di produzione.
• Aziende di telecomunicazioni: Le aziende di telecomunicazioni e gli operatori di rete possono utilizzare il software di progettazione PCB per costruire segnali di rete, progettare reti mobili e integrare l'automazione del design elettronico (EDA) all'interno dei circuiti integrati (IC).
• Aziende mediche e di e-healthcare: I marchi medici e di e-healthcare possono progettare attrezzature mediche come ventilatori, dispositivi di monitoraggio del polso e impianti medici con l'aiuto della progettazione PCB e della nanotecnologia per ridurre il dolore, migliorare l'accuratezza e garantire un recupero rapido.
• Produttori automobilistici: Le aziende automobilistiche integrano strumenti di progettazione PCB con i flussi di lavoro di sviluppo del prodotto per progettare e produrre motori di fabbrica e unità di controllo in varie macchine, inclusi veicoli moderni, sistemi di infotainment e unità di controllo del motore. Aiuta a garantire la massima efficienza e protocolli di sicurezza di questi dispositivi.
• Ingegneri aerospaziali: Nell'industria dell'aviazione, il software di progettazione PCB può essere integrato con sistemi di gestione dei passeggeri e delle flotte e tecniche di business intelligence (BI) per prevenire il verificarsi di spegnimenti del motore.

Implementazione del software di progettazione PCB

Implementare uno stack PCB per le aziende richiederebbe un approccio strutturato e strategico.

• Valutare i requisiti del progetto: Definire chiaramente le larghezze di banda tecnologiche e infrastrutturali prima di selezionare il software. Definire le soglie del progetto, gli obiettivi e la larghezza di banda degli sviluppatori aiuterebbe a scegliere uno strumento efficiente per raggiungere gli obiettivi di ROI.
• Valutare le opzioni software: Condurre un tutorial di progettazione approfondito di diversi software con una demo personalizzata prima di investire in un fornitore di software. Considerare fattori come funzionalità, flussi di lavoro di produzione, compatibilità, facilità d'uso, budget e soddisfazione degli utenti per ciascuna soluzione.
• Formare e integrare gli utenti del software: Garantire cicli di formazione e implementazione senza interruzioni collegandosi con i rappresentanti di vendita dei fornitori e gli account executive (AE) per essere istruiti sui casi d'uso del software. Controllare i programmi di formazione, i manuali utente, le risorse online e i workshop per rendere i team competenti.
• Verificare l'integrazione con il software di automazione e sviluppo API esistente: Garantire un'integrazione senza interruzioni all'interno dell'API e di altri software di automazione. Verificare la compatibilità con altri software di progettazione, simulazione, QA e produzione per evitare interruzioni e sistemi e migliorare la collaborazione.
• Implementare le migliori pratiche e standard: Definire e implementare le migliori pratiche elencate sul sito web del software e sulla piattaforma G2 per garantire la coerenza del progetto. Informarsi sull'autenticazione dei dati, il controllo delle versioni, il design elettronico, il formato del file Gerber e altre migliori pratiche.

Come scegliere il miglior software di progettazione PCB

La scelta di un software di progettazione PCB si basa sull'input dei team di ingegneria e implementazione delle funzionalità. Conoscere i requisiti dell'azienda rende più facile fare la scelta giusta.

• Facilità d'uso: Dare priorità a un'interfaccia utente grafica (GUI) rispetto a un'applicazione console. Assicurarsi che le modifiche apportate al codice si riflettano all'interno dello studio di progetto su cui l'utente sta lavorando. Concentrarsi sull'esecuzione interattiva, la compilazione più rapida e il supporto della sintassi.
• Compatibilità: Assicurarsi che il software supporti visualizzatori CAD per visualizzare i progetti in formati di file standard del settore. Questo garantisce uno scambio di dati senza interruzioni tra due o più sistemi CAD e non porta a file danneggiati.
• Librerie complete e annotazioni: Cercare le risorse necessarie per costruire il circuito e le loro annotazioni. Queste informazioni sarebbero utili durante il processo di simulazione e test.
• Scalabilità: Per il supporto multi-prodotto, scegliere un software che possa essere scalato per la distribuzione all'interno dell'organizzazione e delle filiali transfrontaliere attraverso una rete di autenticazione sicura.
• Supporto e costo: Valutare il supporto clienti e confrontare i costi. Il supporto deve essere legato al prezzo base di ciascun modulo che l'utente desidera attivare.

Tendenze nella progettazione PCB

Integrare le tendenze recenti nelle operazioni attuali manterrebbe i team motivati e stimolati a produrre risultati migliori. Ecco alcune tendenze nel settore.

• Collaborazione basata su cloud: Le piattaforme emergenti di cloud computing ospitano grandi volumi di dati di progettazione su infrastrutture inter-aziendali per digitalizzare i cicli di produzione e i flussi di lavoro di prototipazione.
• Automazione del design guidata dall'IA: L'IA generativa ha migliorato l'automazione del design ottimizzando l'instradamento, la cattura schematica e il posizionamento dei componenti per tempi di consegna più rapidi.
• Capacità ad alta frequenza e RFID: I dispositivi elettronici moderni sono alimentati con il riconoscimento degli oggetti RFID che traccia i dati fisici degli oggetti reali e li etichetta di conseguenza. Aspirapolvere robotici, pod e dispositivi medici attualmente utilizzano questa tecnologia per assistere automaticamente il pubblico che li utilizza.
• Analisi avanzata integrata: Il software di progettazione PCB incorpora strumenti di analisi più avanzati, fornendo agli ingegneri approfondimenti dettagliati sull'integrità del segnale, la distribuzione della potenza e la gestione termica per valutazioni pre-produzione più accurate.

Scritto e ricercato da Anindita Sengupta

Revisionato e modificato da Shanti Nair