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PCB Design Collaboration

Un gran descubrimiento: del diseño del PCB a las nanopartículas

Este caso de diseño de circuitos impresos está relacionado con uno de los mayores eventos científicos de nuestro siglo: el descubrimiento del bosón de Higgs.

La historia comienza hace más de un siglo, en el año 1913, cuando las primeras teorías de mecánica cuántica sentaron las bases de una importante revolución. Junto a la teoría de la relatividad de Albert Einstein (1905), la teoría cuántica de Niels Bohr permitía describir los fenómenos naturales fundamentales de manera más realista que la física clásica.

Einstein y Bohr dieron inicio a un importante debate, resuelto, en gran medida, a mediados de los años 60, con la elaboración del “Modelo Estándar”, una teoría física que describe las características de las interacciones fundamentales que se dan en el interior de la materia. Según esta teoría, existe una partícula que es la base de toda la materia: el bosón de Higgs. Este, teorizado en 1964, se pudo «ver» y demostrar, por fin, en 2012, gracias a los experimentos realizados con el acelerador LHC del CERN de Ginebra.

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De Viareggio a Ginebra en busca de los secretos de la materia

El LHC del CERN es un acelerador de partículas, con un diámetro de 27 km, utilizado para investigar la estructura de la materia a escala subnuclear. Se trata, por lo tanto, de una máquina altamente sofisticada. Y, una gran parte del equipo electrónico de la misma, fue realizada por CAEN S.p.A., una empresa italiana con sede en Viareggio (Toscana).

CAEN nació como spin-off del italiano Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Y, desde hace 40 años, es el proveedor de electrónica de uno de los mayores experimentos en el ámbito de la Física y suministra los instrumentos electrónicos más avanzados para la detección de partículas o radiaciones. Gracias a la colaboración con el CERN y otros centros de investigación, CAEN realiza instrumentos para la investigación sobre la física de los neutrinos y la materia oscura y, también, para ámbito industrial.

Algunos de los productos típicos de CAEN son los alimentadores de alta y baja tensión para los experimentos de física de las partículas y los equipos para la elaboración numérica de las señales. Estos dispositivos se realizan gracias al trabajo del departamento de I+D de la empresa, compuesto por 40 físicos e ingenieros, y uno de los puntos fuertes de CAEN.

La necesidad de instrumentos de diseño avanzados

Un requisito necesario para la realización de los dispositivos de CAEN es la posibilidad de contar con instrumentos de diseño que permitan crear tarjetas electrónicas con características sofisticadas.

“Cuando nuestro equipo de I+D empezó a diseñar tarjetas de alta velocidad con memorias DDR4 y señales de hasta 8 GHz” – cuentan los responsables del diseño HW de la empresa – “el CAD no nos podía confirmar que fueran a funcionar correctamente. Al principio, encargamos la simulación a un service externo que utilizaba HyperLynx, lo cual nos permitía integrar la simulación en el flujo de diseño”.

Al final, el equipo de I+D de CAEN decidió introducir PADS Professional para poder realizar los proyectos complejos. “Diseñando con PADS Professional, la interactividad es más rápida”, explicaban los miembros del equipo de diseño. “En especial, las dimensiones del proyecto fue lo que nos llevó a tomar la decisión de cambiar de herramienta. La disminución del tiempo dedicado al diseño compensa la inversión inicial en formación. Por ejemplo, con PADS Professional resulta más fácil configurar las reglas. También hemos notado mejorías en otros aspectos, como el enrutamiento”.

Un gran descubrimiento: del diseño del PCB a las nanopartículas

El acelerador LHC del CERN.

PADS Professional marca la diferencia

Frente a softwares con una interfaz más intuitiva, PADS Professional es la opción más adecuada para proyectos de una cierta complejidad. Además, la posibilidad de realizar los diseños de forma más rápida resulta en una reducción de los costes y del tiempo necesarios para lanzar el producto en el mercado.

El uso de PADS Professional ha supuesto una serie de beneficios para el equipo de CAEN. Entre ellos, estas cuatro características diferencian la solución de Siemens de las demás opciones presentes en el mercado:

  1. La base de datos integrada, que garantiza la integridad y la continuidad de los datos entre el esquemático y el PCB y a lo largo de todo el flujo de trabajo gracias a un intercambio de datos de tipo síncrono.
  2. El sistema de reglas de diseño avanzado, que garantiza la total adherencia a las cuestiones de diseño, a través de una única aplicación accesible desde todo el flujo electrónico.
  3. La planificación de la colocación por grupos lógicos, que permite gestionar la actividad a través de las funciones lógicas del esquemático, en vez de trabajar solo sobre componentes individuales.
  4. Los simuladores de la integridad de señal pre y post-layout integrados, basados en la tecnología HyperLynx de Mentor, que permiten controlar la calidad de las señales, tanto en la fase de especificación como durante la realización del PCB, llegando a las frecuencias más altas.

Para alcanzar objetivos ambiciosos son necesarias personas competentes, creativas y motivadas. Pero, también, una tecnología a la altura.

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  • cómo disponer de simuladores de la integridad de señal pre y post-layout integrados.
Carlota HerreroUn gran descubrimiento: del diseño del PCB a las nanopartículas