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Progettare un PCB per la Internet of Things (IoT) – Parte 4 – Schematico e layout

on 18 Settembre 2017

In questa quarta parte della nostra serie sul PCB Design della IoT (Internet of Things), entreremo nel vivo di alcuni aspetti specifici della progettazione, dopo ave visto come la forma, le funzionalità e l’adeguatezza ai requisiti siano aspetti critici di un prodotto IoT, nella prima, seconda e terza parte.

In questo articolo vedremo come le funzionalità e le caratteristiche dei tool di progettazione dello schematico e del PCB layout possono consentire di affrontare le sfide progettuali associate ai vari domini di applicazione della IoT.

La cattura degli obiettivi progettuali (design intent) IoT nel diagramma schematico

Una volta aver completato la selezione dei componenti e la creazione della libreria dei simboli, il passo successivo da compiere è la definizione delle connessioni tra i componenti in un digramma schematico. Anche in questa fase, gli aspetti cruciali oggi sono l’efficienza e la produttività del processo progettuale. A tal fine, la creazione dello schematico dovrebbe comprendere la gestione dei componenti, in modo che sia possibile individuarne la fonte e determinare il costo.

Un altro aspetto critico è l’accesso diretto, nell’ambiente di progettazione dello schematico, all’analisi dei circuiti a segnale analogico/misto e all’analisi pre-layout della Signal Integrity. Questo per poter garantire che siano soddisfatti i requisiti progettuali relativi alla Signal Integrity stessa e alle caratteristiche fisiche del prodotto. Uno schematico guidato dalle regole catturato in modo appropriato assicura che i vincoli vengano trasferiti nel PCB layout.

PCB Layout e progettazione IoT

I progetti IoT – specie dei prodotti di consumo come i dispositivi indossabili (wearable) – vengono guidati da un fattore forma predefinito, essenziale dal punto di vista marketing, che tipicamente viene progettato con CAD meccanico 3D. A questo punto diventa essenziale poter vedere la scheda, con tutti i suoi componenti, inserita nel suo involucro 3D, prima di sbrogliare le piste e dare forma ai piani. Ciò consente di soddisfare tutti i requisiti fisici del prodotto.

Oltre al contorno del PCB, vanno presi in considerazione altri fattori, come l’ambiente d’uso del prodotto e la sua flessibilità. Vanno inoltre considerati il posizionamento dei componenti, la gestione dei vincoli, la collaborazione ECAD-MCAD, il supporto per i circuiti rigido-flessibili. Bisogna poi assicurarsi che il progetto sia producibile a costi sostenibili e che sia testabile.

Per riassumere quanto detto fin qui, nella prima e seconda parte abbiamo cominciato a capire l’ampio uso e la domanda di tecnologie IoT nei prodotti elettronici. Nella terza parte abbiamo esplorato l’importanza delle “3 F” per la creazione del prodotto elettronico. In questa quarta parte abbiamo accennato alle funzionalità e caratteristiche cha aiutano nella progettazione dello schematico e del PCB layout nei prodotti IoT. Nella quinta parte di questa serie sulla IoT, parleremo di produzione e assemblaggio dei progetti IoT.

Per approfondire l’argomento, consigliamo di scaricare il libro bianco “7 Design Aspects of IoT PCB Designs” di John McMillan:

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Analisi dei segnali analogici e misti: cosa si può fare con PADS AMS Suite

on 21 Giugno 2017

Per l’analisi dei segnali analogici e misti nel progetto elettronico, una delle soluzioni più interessanti e originali è costituita dalla PADS AMS Suite, che combina soluzioni sia cloud che desktop, in modo da soddisfare la varietà di esigenze che oggi si presentano nei gruppi di progettazione. Grazie alle analisi precoci che è possibile effettuare con questo strumento, la prototipazione virtuale già nella fase iniziale del progetto diventa una realtà.

La PADS AMS Suite ha aggiunto importanti novità, rispetto ai tool predecessori, come il motore di simulazione SystemVision, o la possibilità di utilizzare i modelli basati su SPICE e VHDL. È inoltre possibile effettuare la simulazione parametrica o la sensitivity analysis, con la visualizzazione delle curve di diffusione e gli istogrammi.

Rispetto a software concorrenti come PSpice, PADS AMS Suite ha anche il vantaggio di costare molto meno (circa la metà), a parità di funzioni.

Ecco di seguito il flusso di progettazione in PADS AMS Suite.

pads ams suite design flowIl disegno dello schematico in cloud

Una caratteristica sicuramente apprezzabile della AMS Design Suite è la sua versione cloud. AMS Cloud mette a disposizione un simulatore misto analogico digitale, che ha le funzionalità base, ma è gratuito per chiunque. È possibile gestire fino 5 progetti privati. I progetti di numero superiore devono essere resi pubblici nella directory condivisa.

Una volta disegnato il progetto, quest’ultimo può essere importato nello schematico di PADS.

Ecco come si presenta visivamente l’ambiente di PADS AMS Cloud:

I casi d’uso di questo tipo d’applicazione sono molteplici:

  • un esempio è costituito da una società di progettazione, il cui cliente realizza il disegno dello schematico con AMS Cloud. Quando il progetto è pronto, può essere caricato all’interno di DX Designer, dove i progettisti della società realizzeranno la sbrogliatura del PCB layout;
  • un altro esempio è quello dell’azienda con tanti progettisti a lavorare contemporaneamente, che può metterne tanti insieme a lavorare sullo schematico senza bisogno di acquistare licenze aggiuntive di software.

È possibile cominciare subito a utilizzare PADS AMS Cloud. Basta collegarsi al sito SystemVision ed effettuare il login, oppure creare un account, se non se ne dispone già.

Le caratteristiche di AMS suite

Vediamo in breve alcune delle caratteristiche più qualificanti di PADS AMS Suite, con l’aiuto delle immagini di schermate tipo.

PADS AMS Suite consente di modellare e simulare segnali analogici e misti, oltre a circuiti di tecnologia mista, per garantire i requisiti del circuito stesso e raggiungere gli obiettivi di prestazioni.

Catturare e definire lo schematico è facile, grazie a una navigazione intuitiva del tool e del progetto, a un supporto completo della gerarchia, alla libreria gratuita d’avviamento, agli attributi di progetto avanzati e alla gestione delle regole di progetto.

La simulazione pre-layout consente di eliminare i problemi di integrità di segnale e di ottimizzare le topologie dei segnali critici e delle terminazioni.

Per maggiori dettagli è possibile scaricare il datasheet di PADS AMS Suite.

Per una descrizione esauriente, è possibile scaricare l’esauriente presentazione di Josh Moore compilando il modulo sottostante.

Scarica ora la presentazione:

PADS AMS Suite

Sommario:

  1. PADS VX.2 Release
    PADS AMS Design Suite
  2. Mentor Graphics
    Delivering Scalable Solutions for PCB Design
  3. PADS Product Creation Platform
    Electronic Product Design
  4. PADS Analog / Mixed-Signal
    Addressing Analog / Mixed-Signal Challenges
  5. PADS AMS Design Suite
    Front-end design and simulation environment
  6. PADS AMS Design Suite
    Analog / mixed-signal simulation and analysis
  7. PADS AMS Design Suite
    Design Flow
  8. PADS AMS Design Suite Contents
  9. Schematic Design
  10. Component Data Management
  11. Pre-Layout Topology Exploration
  12. Analog / Mixed-Signal Circuit Simulation
  13. Constraint Management
  14. Variant Definition and Management
  15. Intelligent PDF
  16. Core Simulation and Analysis
  17. Simulation and Modeling
  18. Waveform Viewing
  19. Advanced Analyses
  20. Advanced Analyses
    Value / Benefits
  21. Advanced Analysis
    Parametric Sweeps
  22. Advanced Analysis
    Sensitivity
  23. Advanced Analysis
    Monte Carlo
  24. Advanced Analysis
    Worst Case
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PCB Design: ecco tutte le novità di PADS VX.1.2

on 9 Dicembre 2015

PADS, il più diffuso applicativo per il PCB Design, è uscito con una nuova versioneVX.1.2 – che porta molte novità interessanti per i progettisti. PADS è la soluzione leader e ad alta produttività nel PCB Design per i progettisti indipendenti. Chi di loro già dispone di una versione regolarmente acquistata e in manutenzione può scaricare la nuova versione direttamente dal sito di Mentor Graphics per il supporto. Ecco quali sono le maggiori novità nei diversi ambiti.

PADS Layout

PADS 3D

  • Sincronizzazione degli oggetti dinamici tra le viste 2D e 3D
  • STEP Import/Export
    • Importazione modelli di componenti, contenitori e assiemi
    • Esportazione dell’assieme completo in STEP
    • Altri formati di esportazione: 3D PDF, BMP, GIF, JPEG, PNG, SAT e TIFF
  • Mappatura e gestione dei modelli
    • Modelli di componenti 3D possono essere assegnati e allineati (mappatura) con il package localmente nel progetto
    • Possibilità di salvare le informazioni di mapping nella central library (per un progetto integrato) o nella cartella di reuse (per un progetto di netlist)
  • Misurazioni
    • Distanza minima tra oggetti
      • Oggetti della board e modelli meccanici
    • Misura della distanza attuale tra oggetti
      • Snap a Closet, Face, Edge, Axes etc
  • Viste in sezione
    • Attraverso le viste in sezione, o “spaccati” creati nella vista 3D è possibile visualizzare gli oggetti della board che altrimenti potrebbero essere oscurati da un contenitore o da altri oggetti
    • Le viste in sezione possone essere create in piani X, Y e Z
  • 3D Clearance checking (in PADS Standard Plus e Professional)
    • Definizione regole 3D nel Constraint Manager
    • Sovrascrivibili localmente tramite vista 3D
    • 3D DRC in linea durante il piazzamento
      • Con avviso visivo dinamico
    • 3D DRC in backgroud per l’intero progetto

Miglioramenti nel Padstack Editor

  • Selezione con tasti Shift/ Control per modifica su tutti I layers
  • Per impostare stili di piazzole si utilizza ora un tab
  • Funzione copy/paste per copiare dati da un layer ad un altro

Miglioramenti nel Physical Design Reuse

  • Possibilità di mantenere posizioni e impostazioni dei Reference Designator durante funzione reuse
  • Visualizzazione fotorealistica e dei componenti, pads, tracce, maschera di saldatura, vias e piano di serigrafia

xDX Designer

User Interface semplificata

  • L’interfaccia utente predefinita e le barre degli strumenti per le nuove installazioni sono configurati per visualizzare solo i comandi più comunemente necessari/usati
  • Altre barre degli strumenti e comandi possono essere aggiunti e l’utente può personalizzare questi secondo le necessità

Advanced UI

  • Quando la vostra competenza aumenta e ha bisogno di crescere, è disponibile anche una barra degli strumenti più completa
  • Dettagli di come abilitare le barre degli strumenti avanzate possono essere trovati nell’introduzione della guida “PADS Evaluation guides”. Vedere la sezione denominata “SIMPLIFIED and ADVANCED Toolbars”

Sample Library

  • Una nuova libreria di base, che è costruita sulla stessa struttura della ODA Starter Library viene fornita e contiene:
    • Cartigli di default con corretta definizione delle zone
    • Parti di uso comune che includono componenti speciali pre-definiti
    • La ODA Starter Library può essere installata direttamente nella stessa posizione e la struttura è simile. La ODA Starter Library contiene migliaia di parti/simboli

DxDatabook

  • Quando si apre un nuovo progetto il Databook viene aperto di default pronto per aggiungere parti nello schema

Supporto di Windows 10

  • La nuova revisione di PADS è pienamente supportata e verificata per Windows 10

Miglioramenti nella migrazione tra flussi Mentor

  • Migrazione migliorata di PCB da PADS a Xpedition
  • Migrazione delle varianti di montaggio da PADS netlist flow a PADS Professional e Xpedition
  • Migrazione di librerie xDX Designer e PADS netlist verso Central Library

Miglioramenti nella migrazione da prodotti concorrenti

Note tecniche

I clienti devono richiedere e configurare le nuove licenze dal portale SupportNet prima di tentare di installare tutti i prodotti di PADS VX.1.2.

PADS Logic VX 1.2 è da scaricare separatamente ma è comunque incluso nell’aggiornamento.

Possono installare la revisione VX.1.2 tutti i clienti che hanno il valore exact date nel file di licenza superiore a 2015.011.

Schede Grafiche e versioni Driver per il supporto 3D:

Le seguenti schede grafiche sono state usate durante il test della versione VX.1.2 di PADS Layout:

  • AMD Radeon HD 5770
  • AMD Radeon HD 5830
  • AMD FirePro V5900
  • AMD FirePro V7900
  • AMD FirePro W7000
  • NVidia Quadro NVS 295
  • NVidia GeForce GTX460
  • NVidia Quadro 600
  • NVidia Quadro 2000
  • NVidia Quadro K2000
  • Intel HD Graphics

Chiedi informazioni:

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PCB Design: quando affidarsi a un Service Bureau esterno

on 3 Dicembre 2015

Sono sempre più numerose le aziende elettroniche che si rivolgono a un Service Bureau esterno per affidargli tutta o parte della progettazione del PCB o del prodotto elettronico. Un Service Bureau è un’azienda che fornisce servizi professionali a pagamento, offrendo ai suoi clienti una combinazione di competenze su:

  • le tecnologie;
  • i processi;
  • gli aspetti commerciali.

Il ruolo del Service Bureau si è ampliato nel tempo, come mostrato nel grafico che segue, tratto dall’intervento di Alessandro Balboni al seminario della Cadglog Academy su “Standard, scambio di dati e librerie – Progettare i PCB con i Service Bureau” dello scorso 26 novembre. Mentre inizialmente i cosiddetti masteristi si occupavano quasi esclusivamente della sbrogliatura (routing) del PCB, con tempo le aziende hanno cominciato a servirsene anche per la progettazione dello schematico e per la prototipazione virtuale, essendo disponibili sempre più tool software per l’analisi precoce di tutti i fattori che precedentemente potevano essere esaminati solo tramite la realizzazione di prototipi fisici.

Recentemente il loro ruolo si è esteso non più solo in ampiezza – nella sequenza cronologica delle fasi della progettazione – ma anche in profondità, con un ricorso a un numero sempre maggiore di discipline diverse, come ad esempio il progetto meccanico, l’analisi termica o il Design for Manufacturing (DFM).

il ruolo del pcb service bureau

Sempre più tecnologie in gioco

Nel processo di sviluppo elettronico il PCB (Printed Circuit Board, cioè il circuito stampato) rimane un elemento centrale. Secondo una rilevazione di Amebredeen Research, infatti, il 39% del costo del prodotto deriva dal PCB assemblato e una quota analoga viene assorbita dal PCB come tempo di sviluppo dell’intero prodotto.

Ma le tecnologie che entrano in campo sono tantissime. Partendo da attività come lo Schematig Design, il Routing, la Signal Integrity, la Power Integrity, il DFx, il 3D Design, il Thermal Design e la gestione della documentazione, il lavoro dei progettisti, soprattutto se esterni, si estende verso altre aree. Ad esempio il design della FPGA, la progettazione della HMI, di Harness e Wiring, la Analog Simulation, l’RF Design, il PDM (Product Data Management).

Perciò un Service Bureau deve continuamente investire sia sulle competenze, sia sulle metodologie, sia sulle varie tecnologie EDA (Electronic Design Automation). Chi si rivolge a un Service Bureau esterno lo fa soprattutto perché sa che lì può trovare competenze che più difficilmente può sviluppare al proprio interno.

Cosa affidare all’esterno e cosa no

Il dibattito su cosa affidare o meno all’esterno è sempre presente nelle aziende. La tendenza attuale è quella di mantenere il design del prodotto al proprio interno, essendo legato allo stile del marchio e ai suoi valori fondamentali, mentre altre parti importantissime vengono sempre più delegate all’esterno: l’ingegnerizzazione del prodotto, la sua implementazione, la sua produzione.

Il grafico che segue rappresenta i 3 tipi di atteggiamenti che le aziende possono avere rispetto all’outsourcing. Quelle che mantengono un basso livello di controllo sui propri prodotti sono caratterizzate da un basso livello di conoscenza tematica e di disponibilità di strumenti, ma ottengono per i loro prodotti un basso valore aggiunto percepito. All’estremo opposto ci sono quelle che perseguono il massimo livello di controllo e sviluppano tutto internamente dotandosi di tutto ciò che è necessario e ottenendo il massimo del valore aggiunto percepito, come fa la Apple. Ma l’ambito più interessante è probabilmente quello intermedio, dove si collocano le aziende che cercano alti livelli di qualità, ma servendosi di service esterni quali partner dotati di tutte le competenze necessarie.

insourcing vs. outsourcing nel pcb design

In tale scenario assume un’importanza fondamentale la dimensione della rete di imprese, che spesso si identifica con un vero e proprio distretto tecnologico in una specifica ubicazione geografica. La situazione italiana in questo senso è favorevole, poiché è caratterizzata sia da una dimensione media ridotta delle imprese, sia da una loro distribuzione territoriale concentrata in alcuni ambiti. Per quanto riguarda l’industria elettronica in particolare, specialmente in Lombardia, Emilia-Romagna e Veneto, anche se non mancano concentrazioni più localizzate in numerose altre aree, soprattutto nel Centro-Nord.

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