Ko PCB-jev niso odkrili, so inženirji povezali vse komponente v vezje z zunanjimi žicami, podobno kot to počnemo danes na plošči. Ko pa so vezja postala večja in bolj zapletena, je postalo zelo težko zgraditi zanesljive povezave z zunanjimi žicami. Da bi rešili ta problem, so PCB uvedli že leta 1936. Danes obstaja veliko orodij in programske opreme na voljo na spletu in offline za PCB oblikovanje, ki lahko pomagajo ste načrtovanje in proizvodnjo PCB z lahkoto. O osnovah PCB smo se že naučili v prejšnjem članku, v tem članku bomo razpravljali in primerjali nekaj priljubljenih programov za načrtovanje PCB glede na njihovo ceno, uporabnost in druge funkcije. Tukaj razpravljamo o nekaterih najpogosteje uporabljenih programih EDA, kot jeEAGLE, Multisim, EasyEDA, Altium design, OrCAD in KiCAD. Ta programska oprema se pogosto uporablja za načrtovanje PCB in simulacijo elektronskega vezja.
Orel:
Najbolj priljubljena in najpogostejša CAD programska oprema za načrtovanje PCB je EAGLE. EAGLE je kratica za enostavno uporabljiv urejevalnik grafične postavitve. To programsko opremo je leta 2016 razvil CADSoft Computer, danes EAGLE nabavlja in vzdržuje AUTODESK.
EAGLE ima zelo preprost, učinkovit in enostaven vmesnik in ponuja knjižnico, ki vsebuje veliko število električnih in elektronskih komponent. To je glavni razlog, da je EAGLE najbolj priljubljena programska oprema za oblikovanje PCB med izobraževalci, ljubitelji in strokovnjaki. EAGLE je mogoče namestiti na platforme Windows, Linux in MAC. Poleg tega je brezplačna različica te programske opreme na voljo za prenos s spletnega mesta AUTODESK.
Eagle ima dva urednika; Urejevalnik shem in urejevalnik postavitve PCB. Urejevalnik shem se uporablja za dodajanje vseh komponent in povezovanje v skladu z zahtevami vezja. Ta shematska datoteka ima edinstvene funkcije, kot so modularni blok zasnove, shema več listov, elektronsko preverjanje pravil in sinhronizacija načrtovanja v realnem času. Po tem se shema neposredno pretvori v urejevalnik postavitve tiskanih plošč, v katerem lahko komponente nastavimo glede na manj zapletenosti. Ta urejevalnik postavitve tiskanih plošč ima tudi nekaj dobrih lastnosti, kot so orodja za poravnavo, izogibanje oviram, usmerjevalni stroj. Te funkcije so na voljo v brezplačni različici.
Za profesionalno uporabo EAGLE ponuja plačljivo različico, ki je na voljo po ceni 1000 USD na leto. V tej plačljivi različici AUTODESK nudi tehnično podporo, ki vključuje podporo za klice, pošto in spletni klepet ter dostop do najnovejše izdaje programske opreme. Toda za izobraževalne namene in samostojno uporabo bo brezplačna različica te programske opreme naredila več kot dobro.
Ko namestite brezplačno različico programa EAGLE in jo odprete, je prva stran nadzorna plošča, kot je prikazano na spodnji sliki.
Kot je prikazano na zgornji sliki, sta podana ime in opis te mape ali datoteke. Najprej je Dokumentacija, ki vsebuje nekaj vadbenih dokumentov, nato pa knjižnice (.lbr), ki vsebujejo velik seznam električnih komponent. Če boste kdaj potrebovali več komponent, jih lahko hitro prenesete iz hitrega iskanja v Googlu in dodate v mapo knjižnice. Naslednji je projektni blok (.dbl), kjer lahko najdete nekaj vgrajenega dizajna za najpogostejša vezja, ki ga lahko neposredno dodate v svoj projekt. Pravila oblikovanja (.dru) vsebujejo pravila za tir, vrtanje in končni baker s pomembnimi opombami in informacijami. Sledijo jezikovni programi(.ulp), ki se uporablja za dostop do podatkovne strukture in ustvarjanje izhodne datoteke, lahko uporabnik po potrebi ustvari tudi svojo datoteko ULP. Nato je Scripts (.scr), ki vsebuje besedilne datoteke z ukazi orla in je zelo uporaben za avtomatizacijo opravil, kot je risanje vzorca, sprememba širine proge itd. Opravila CAM (računalniško podprta proizvodnja) (.cam) vsebujejo nekaj standardnih Datoteke CAM, zadnja pa je Projects, ki vsebuje seznam projektov s shemo in datoteko postavitve PCB, ki jo izdela uporabnik.
Datoteko Gerber lahko naredite tudi s pomočjo orla. Datoteka Gerber je univerzalni jezik za oblikovanje PCB in to je zadnji korak oblikovanja PCB.
Multisim:
Multisim je znan med študenti in raziskovalci, saj vsebuje zmogljivo programsko opremo za oblikovanje vezij z dobrimi simulacijskimi sposobnostmi, ki je lahko uporabna za raziskave in poučevanje. Multisim ima napredno, zmogljivo in industrijsko standardno simulacijsko okolje SPICE, ki je priljubljeno zaradi svojih edinstvenih lastnosti in enostavne zasnove. Če primerjate Multisim z orlom, je glavna prednost Multisima ta, da ima simulacijsko okolje, ki v orlu ni na voljo, če pa primerjate samo za namen oblikovanja PCB, lahko orel štejemo za boljšo platformo v primerjavi z Multisim.
Multisim je bil razvit z elektronsko delovno mizo in interaktivno slikovno tehnologijo. V zgodnjih dneh se je ta programska oprema uporabljala le za poučevanje elektronskih programov na fakultetah, za industrijske aplikacije pa se ni veliko uporabljala. Toda po nekaj časa, ko so National Instruments dodali nekaj novih funkcij, so ga strokovnjaki in vzgojitelji široko sprejeli. Multisim je na voljo v dveh različicah; ena je namenjena študentom in vzgojiteljem, druga pa za profesionalne in industrijske namene.
Multisim izboljšuje zmogljivo simulacijsko tehnologijo z zmožnostjo analiziranja analognih, digitalnih in napajalnih elektronskih vezij za namene izobraževanja, raziskav in oblikovanja. Ta programska oprema ima nekaj edinstvenih funkcij, kot so analiza parametrov, integracija z novimi vdelanimi cilji in poenostavljene predloge uporabniškega oblikovanja. Z Multisim standardnim programom storitev (SSP) imajo kupci dostop tudi do samostojnih modulov spletnega izobraževanja. Za začetek lahko od tu prenesete preizkusno različico Multisim.
EasyEDA:
EasyEDA je spletno orodje za elektronsko avtomatizacijo oblikovanja (EDA). To je spletno orodje, zato ni treba prenesti ali namestiti nobene programske opreme. Če želite uporabljati EasyEDA, morate odpreti easyeda.com iz katerega koli spletnega brskalnika, ki podpira HTML5. Ni pomembno, kateri operacijski sistem uporabljate, ker lahko podpira Windows, Linux in MAC. Vse, kar potrebujete, je spletni brskalnik, kot so Chrome, Firefox, Safari, Internet Explorer ali Opera, vendar je za boljše delovanje priporočljivo, da ga uporabite v Chromu ali Firefoxu. Biti spletno odprtokodno orodje je največja prednost EasyEDA.
EasyEDA je preprost, uporabniku prijazen in je zelo dobra platforma, če nimate veliko znanja o oblikovanju PCB.Uporablja ga lahko kjer koli, kadar koli in iz katere koli naprave, vse kar ste uporabili je, da se prijavite v svoj račun in začnete načrtovati. Ena od prednosti tega spletnega mesta je, da ima veliko število odprtokodnih projektov, ki so zlahka dostopni z interneta, prav tako pa so na uradni spletni strani EasyEDA na voljo zelo dobri vodiči. Tukaj na CircuitDigest smo s pomočjo EasyEDA razvili tudi številne projekte PCB. Ima več kot 500000 knjižnic s simboli in odtisi komponent, ki jih boste kdaj potrebovali, na voljo je tudi funkcija za ustvarjanje lastnega simbola komponente in odtisa, če je potrebno. Še ena prednost je, da lahko podpira druge knjižnice programske opreme in sheme, ki vključujejo Altium, EAGLE, LTspice in DXF.
Ko odprete https://easyeda.com/editor to povezavo, bo videti kot spodnji posnetek zaslona. V tem urejevalniku lahko najdete navigacijsko ploščo, orodno vrstico, delovni prostor, orodja za risanje, orodja za pisanje in številne druge funkcije. Začnimo z navigacijsko ploščo, ki vsebuje EELib, design, Parts, Shared, LCSC.
EELib je knjižnica EasyEDA, ki ponuja veliko komponent.
Oblikovanje je vodja oblikovanja, ki se uporablja za enostavno preverjanje vsake komponente v mreži.
Deli vsebujejo shematske simbole in odtise PCB.
V skupni rabi, če vam nekdo pošlje svoj projekt, bo ta prikazan na zavihku v skupni rabi.
LCSC: Če želite kupiti komponente za dokončanje projekta PCB, poskusite z drugim spletnim mestom LCSC.com
Orodna vrstica za risanje: nastavitev lista, črta, slika, Bezier, lok, besedilo, prostoročno risanje, puščica, pravokotnik, mnogokotnik, elipsa, pita, povleci in izvor platna.
Orodna vrstica ožičenja: žica, vodilo, vhod v vodilo, mrežna nalepka, mrežna zastava VCC, zastavica mreže + 5V, omrežna vrata, ozemljitvena zastava mreže, napetostna sonda, zatič, simbol skupine / razveljavitve.
Altium:
Altium Designer je komercialni paket elektronike za Windows. Uporabniški vmesnik Altium Designer sledi sodobnim oblikovalskim standardom, ki inženirjem omogočajo hitro in učinkovito izvajanje zapletenih nalog. Vsako leto je na voljo večja posodobitev programske opreme, ki poleg rednih izdaj v letu odpravlja napake in ponuja razširjene zmogljivosti.
Altium Designer vsebuje shematska orodja in orodja za postavitev PCB, ki jih boste kdaj potrebovali v eni aplikaciji. To poenotenje omogoča uporabniku ali skupini uporabnikov, da v enem paketu napredujejo od ideje do izdelave. Altium ima številne napredne funkcije, namenjene skupnemu delu inženirskih skupin, kar vključuje tudi obsežno integracijo s priljubljenimi mehanskimi CAD orodji na trgu. Ta integracija celotni ekipi za razvoj izdelka omogoča skupno delo na izdelku.
Programska oprema vključuje polne 3D-zmožnosti med načrtovanjem tiskanih plošč in zagotavlja večjo vidnost načrtovanja in usmerjanja z visokokakovostnimi posnetki zaslona plošč, ki potekajo. 3D-zmožnosti pomagajo tudi pri preverjanju pravil oblikovanja, da se zagotovi pravilna razdalja med 3D modeli komponent na plošči ter med 3D modeliranimi deli in uvoženimi ohišji, kar zmanjšuje tveganje za presenečenja med izdelavo. Strojno pospešeni 3D-motor omogoča tudi nemoteno oblikovalsko integracijo projektov z več ploščami in plošč, ki vključujejo elemente s trdnim upogibanjem.
Shematski zajem v Altiumu je tako hiter in neboleč, s čimer programska oprema zelo prihrani čas z dokončanjem dovršenih oblik. Inženirji lahko interaktivno usmerjajo celotne avtobuse hkrati, kar omogoča ročno krmiljenje z inteligentnim vodenjem programske opreme. Pravila načrtovanja se uporabljajo v realnem času, ko usmerjate sledi na PCB, kar preprečuje kratek stik skladb ali kako drugače ustvarja kršitve pravil načrtovanja. Eden od interaktivnih načinov usmerjanja v programu Altium Designer, imenovan 'Hug and Push', bo pametno premaknil sledi s vaše potiko poskušate pot skozi vrzeli, hkrati pa ohranjate minimalno razdaljo do drugih bližnjih sledi. Ko usmerjate visokohitrostne zasnove, kot sta USB3.0 ali DDR, ima Altium Designer popolno podporo za diferencialne pare in interaktivno uravnavanje dolžin omrežja.
Ko gre za izdelavo vaše plošče, lahko Altium Designer hitro izdela ploščo plošč za proizvodnjo. Orodje Draftsman omogoča hitro izdelavo mehanskih in montažnih risb plošče za monterje. Altium Designer se v celoti integrira z Octopartom, tako da je mogoče ustvariti živo gradivo, ki komponente pri oblikovanju poveže z dejanskimi deli dobaviteljev. Ta povezava vam bo omogočila hitro dobavo delov pri najcenejšem dobavitelju - s tem, da boste ure izvlekli iz faze nabave komponent, hkrati pa tudi zagotovili, da v zasnovi ni zastarelih ali slabo založenih komponent.
Za ljubitelje ljubiteljskih poklicev in zelo majhna podjetja Altium ponuja tudi nižjo ceno in brezplačno programsko opremo z zmanjšanim naborom funkcij, ki večinoma odstrani funkcije, usmerjene v prefinjene ali zelo zapletene modele. To so:
- CircuitStudio, veliko cenejši paket za oblikovanje tiskanih vezij, ki ima številne funkcije Altium Designer.
- CircuitMaker, brezplačna različica za odprtokodne projekte.
- Altium Upverter, brezplačno spletno orodje, namenjeno ustvarjalcem / ljubiteljem.
KiCAD
KiCAD je priljubljena programska oprema za avtomatizacijo električnega oblikovanja in ne zahteva nobene licence, zato je popolnoma brezplačna za uporabo programske opreme za oblikovanje PCB. Dokumentacija te programske opreme je na voljo na dva načina; Splošna javna licenca GNU in skupni atributi oglasov. KiCAD je brezplačno dostopna programska oprema, za nov razvoj pa denar sprejmejo kot donacijo, če kdo želi donirati, sicer je za vse uporabnike brezplačen. Namestitev te programske opreme in knjižnic je enostavno dostopna na njeni spletni strani. KiCAD in njegove knjižnice lahko prenesete z njegove uradne spletne strani.
KiCAD razvijajo jean-pierre charras. To programsko opremo lahko uporabimo tudi za izdelavo datoteke BoM (Bill of Materials), Gerber in ponuja tudi 3D postavitev tiskanega vezja. KiCAD ima tudi svojo knjižnico, ki vsebuje večino električnih komponent. Ta programska oprema je na voljo tudi v 19 različnih jezikih in lahko deluje v operacijskih sistemih Windows, Linux in MAC.
KiCAD je razdeljen na pet delov;
KiCAD, ki je vodja projekta; Eeschema je urejevalnik shematskih zajemov; pcbnew, ki prikazuje postavitev PCB v 2D in 3D; gerbfile se uporablja za ustvarjanje datoteke Gerber; bitmap2component lahko pretvori slike v odtis.
Med temi deli sta najpogosteje uporabljeni Eeschema in pcbnew. Eeschema ima funkcije, kot so ustvarjanje simbolov po meri, električno preverjanje pravil in hierarhični shematski listi. V PcbNew ponuja zelo enostaven način usmerjanja komponent in olajša odpravljanje težav z oblikovanjem tiskanih vezij. če želite spremeniti kakršne koli vias, luknjo, sled ali katere koli druge komponente PCB, je v KiCAD-u to enostavno v primerjavi z drugo programsko opremo. Ko načrtujete tiskano vezje, ga lahko preverite v interaktivnem 3D pogledu. Eeschema in pcbnew podpirata tudi datoteke EAGLE. Če ste nov pri KiCAD, so vadnice v številnih jezikih na voljo tudi v obliki PDF, na njihovi spletni strani pa so na voljo tudi video vaje.
Na splošno je programska oprema dobra za začetnike, največja prednost pa je, da je ta programska oprema prosto dostopna. Torej ni treba kupiti nobene licence. KiCAD lahko prenesete od tukaj.
OrCAD
Ime te programske opreme izvira iz imena podjetja Oregon. Ali CAD = Oregon + CAD. Ta programska oprema ni prosto dostopna, cena njene licenčne različice se začne 2300 USD. OrCAD so razvili John Durbetaki, Ken in Keith Seymour.
OrCAD je razdeljen na dva dela; OrCAD Capture in PSpice. OrCAD Capture se uporablja za načrtovanje vezij, ta del pa je znan kot PCB suite. OrCAD ponuja tri vrste paketov PCB; OrCAD Standard, OrCAD Professional in Allegro PCB. Standard OrCAD je koncept produkcijskega okolja in cena tega se začne od 1300 USD. OrCAD Professional ima zmožnosti profesionalnega oblikovanja PCB. Ta različica je draga v primerjavi s standardno različico in stane približno 2300 USD. Allegro PCB se uporablja za oblikovanje PCB na strokovni ravni.
OrCAD PSpice se uporablja za simulacijo in preverjanje vezja. PSpice je kratica za osebni simulacijski program s poudarkom na integriranem vezju. Capture in PSpice sta popolna orodja za načrtovanje simulatorja in PCB. PSpice je na voljo tudi v dveh različicah; PSpice Designer in PCB Designer plus. PSpice Designer je za industrijsko standardno simulacijo in vsebuje 33000 delov v knjižnici. Ta različica se začne od 1980 USD. PSpice designer plus je analizirati zanesljivost, stroške in donos. Ta različica ima vse lastnosti oblikovalca PCB in druge edinstvene funkcije, kot so analiza stroškov, analiza donosa, optimizacija zasnove, modeliranje in simulacija sistema C / C ++, analiza zanesljivosti in HW / SW simulacija.
OrCAD PSpice lahko simulira vezje, ki je zasnovano za zajem, lahko pa tudi simulira zasnovo iz MATLAB / Simulink. Zaradi te funkcije je OrCAD edinstven glede na vso drugo programsko opremo. Preizkusno različico OrCAD lahko prenesete od tukaj.
Zaključek:
Od vse te programske opreme nudi Eagle najboljše rezultate za načrtovanje PCB. Če ste profesionalni oblikovalec tiskanih vezij in je vaša aplikacija zelo obsežna in zapletena, se odločite za Altium designer. Če ste začetnik in šele začnete z načrtovanjem tiskanih vezij, se odločite za EAGLE ali EasyEDA, saj boste našli zelo dobre vire in vadnice iz interneta, kar je zelo koristno, če ste začetnik. Če jo potrebujete v podjetju in ne želite kupiti licence, uporabite KiCAD.