Diseño de PCB

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.

Un gran descubrimiento: del diseño del PCB a las nanopartículas

E-book

CAEN. Un gran descubrimiento: del diseño del PCB a las nanopartículas

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  • cómo un pequeño equipo de diseño electrónico puede optimizar su trabajo con una solución sofisticada pero fácil de usar;
  • cómo garantizar la integridad y la continuidad de los datos entre el esquemático y el PCB y a lo largo de todo el flujo de trabajo;
  • cómo disponer de un sistema de reglas de diseño avanzado y cómo utilizarlo de la mejor manera;
  • cómo gestionar la planificación de la colocación por grupos lógicos;
  • cómo disponer de simuladores de la integridad de señal pre y post-layout integrados.
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Carlota HerreroUn gran descubrimiento: del diseño del PCB a las nanopartículas

Ejemplos de colaboración multidominio en el diseño de circuitos impresos

La realización de un producto electrónico involucra a múltiples y diferentes profesionales, organizados en equipos de trabajo especializados. Con el objetivo de obtener un producto competitivo, en términos de tiempo de realización y de coste, es necesario establecer un sistema de colaboración eficaz entre las distintas disciplinas para optimizar los resultados. Para ello, es fundamental que los diferentes dominios -electrónico, eléctrico y mecánico- colaboren de manera eficiente, lo cual supone superar el enfoque tradicional, basado en una subdivisión de grupos de trabajo autónomos que se reúnen solo al final del proceso para convalidar el sistema en su totalidad. Esto tiene inconvenientes como la posible incompatibilidad entre los instrumentos de unos y otros, la falta de una plataforma común para la revisión o vínculos de sistema incoherentes.

El precio de una colaboración ineficiente

Las organizaciones tradicionales suelen crear grupos separados en base a la especialización del profesional y la colaboración entre ellos depende de lentos procesos manuales que impiden mantener un flujo digital continuo entre las varias disciplinas. Para introducir más rápidamente productos complejos en el mercado resulta necesario integrar de manera eficaz el hardware electrónico, el software, el sistema de cableado y la infraestructura mecánica. Para ello, son necesarios unos intercambios multidominio eficientes para reducir el tiempo dedicado al desarrollo del producto, optimizarlo y diferenciarlo.

Además, la instauración -en aumento- de equipos deslocalizados geográficamente evidencia, aún más, las lagunas propias de los procesos de colaboración tradicionales.

La separación de las disciplinas implicadas en el diseño de circuitos impresos.

Es evidente que este tipo de organización carece de un nivel de integración suficiente y se sirve de herramientas inadecuadas para la colaboración, como Excel o Visio. En algunos ámbitos relacionados con el diseño de circuitos impresos se han desarrollado formas específicas de colaboración pero, todavía, insuficientes.

Un estudio realizado por el grupo Aberdeen afirma que el 53% de las empresas con un rendimiento medio necesitan recursos añadidos para alcanzar los propios objetivos relacionados con la introducción de nuevos productos en el mercado. En un tercio de dichas empresas (32%), los responsables opinan que la escasez de colaboración es una de las causas principales que llevan a la no consecución de los objetivos.

Una colaboración optimizada exige una transformación para establecer un flujo digital que involucre a todas las disciplinas y procesos, desde la definición de los requisitos del producto hasta la producción del mismo. Esta transformación reduce las intervenciones manuales, favorece la colaboración y mejora la transparencia entre disciplinas. Este enfoque elimina las barreras entre los distintos equipos de trabajo y permite diseñar de manera simultánea al integrar la electrónica en un flujo de trabajo general. Esto permite llegar antes al mercado y con productos mejores.

A continuación, presentamos algunos ejemplos donde la continuidad de un flujo digitalizado permite a los distintos especialistas colaborar a través de las propias herramientas.

Colaboración ECAD-MCAD

La colaboración entre el CAD electrónico y el CAD mecánico es una de las más importantes. Se vuelve fluida e inmediata cuando se integran ambos tipos de herramienta, como PADS con Solid Edge o Xpedition con NX. Esta integración permite optimizar la calidad y las prestaciones del producto. Los equipos pueden trabajan en diferentes hipótesis de diseño antes de llegar a la versión definitiva. Cuando los diseñadores electrónicos cuentan con la posibilidad de operar en un modelo 3D, las interferencias se mantienen directamente bajo control.

En el siguiente vídeo vemos un ejemplo de integración entre Xpedition y NX.

Colaboración electrónica-cableado

Un segundo ejemplo de colaboración se da entre la electrónica y el sistema de cableado eléctrico, que puede encontrarse entre las varias placas de circuito impreso en el interior de una misma carcasa. O, también, se da el caso de sistemas de cableado más complejos en aplicaciones aeroespaciales, militares, automotores o industriales.

Las soluciones de Siemens permiten a los arquitectos de sistemas definir los modelos funcionales a partir de los requisitos, subdividirlos en arquitecturas EE optimizadas y, entonces, proyectar de manera conjunta cada uno de los dominios de los ambientes integrados. Asimismo, es posible gestional y optimizar los sistemas de hardware complejos con placas múltiples y conexiones a través de cables y conectores, así como los sistemas de hardware distribuidos conectados a los sistemas de cableado.

El el caso de los sitemas multiplaca es necesario diseñar el cableado entre las placas y hacia los elementos electromecánicos externos, como los sensores. El sistema de cableado se caracteriza por el hecho de ser bidireccional e integrarse con el CAD mecánico. Su papel es fundamental para asegurar una definición precisa de las señales y para optimizar el peso y las dimensiones de los dispositivos.

Nel caso dei sistemi multi-scheda, è necessario progettare il cablaggio tra le schede e verso gli elementi elettro-meccanici esterni, come i sensori e gli attuatori. Il cablaggio è caratterizzato dal fatto di essere bidirezionale e integrato col CAD meccanico. Il suo ruolo è fondamentale nell’assicurare una definizione accurata dei percorsi dei segnali e per ottimizzare il peso e le dimensioni dei dispositivi.

En el siguiente vídeo vemos un ejemplo de diseño del sistema de cableado en Xpedition.

Otros ámbitos de colaboración

Otras formas de colaboración multidominio incluyen los siguientes casos.

Diseño PCB-FPGA

Es posible habilitar la optimización I/O de los FPGAs en el contexto del circuito impreso en un ambiente correct-by-construction que aprovecha las reglas del productor de FPGAs.

Optimización de la carcasa PCB-IC

Es posible servirse del I/O de los circuitos impresos en un proceso eficiente y previsible y obtener un flujo flexible y multidireccional para la optimización del die, el package o el PCB.

Diseño para la fabricación (o Design to Manufacturing)

Es posible obtener un proceso simplificado para la introducción de nuevos productos (NPI), facilitado gracias a una validación DFM simultánea y a un modelo del producto completo para la integración directa en los procesos de producción.

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Las mejores prácticas para los responsables del diseño de PCBs

Presentamos los datos principales -extraídos del informe del grupo Aberdeen y traducidos al español- sobre las características propias de los equipos de diseño electrónico que obtienen los mejores resultados en términos de tiempo, coste y éxito en el mercado.

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CadlogEjemplos de colaboración multidominio en el diseño de circuitos impresos

La visión de Siemens cambia el diseño y la producción de PCBs

La creciente complejidad en el diseño de circuitos impresos está cambiando la industria electronica. Las áreas más afectadas por estos cambios son las siguientes: automóvil, donde se espera que, para el 2030, la mitad de los costes estén basados en la electronica; IoT (o Internet de las Cosas), cuyo mercado global pasará de los 157 mil millones de dólares de 2016 a 457 mil millones en 2020; realidad virtual y realidad aumentada, para las cuales se prevé un gasto total de 215 mil millones de dólares en 2021 y una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) del 113.2%.

Históricamente, la industria electronica se puede dividir en diferentes eras. Hace cuarenta años, el sector se caracterizaba por unos productos y soluciones con largos ciclos de vida. A mediados de la década de los 2000, la movilidad, los teléfonos inteligentes e Internet se convirtieron en pilares fundamentales de la sociedad, que han evolucionado hasta llegar a los dispositivos conectados, que suponen nuevos retos para los desarrolladores de los mismos. Esto se debe, por una parte, al aumento tanto de la complejidad como de la variedad de dispositivos presentes en el mercado y, por otra, a unas expectativas cada vez mayores por parte de los consumidores.

Así mismo, se incrementa el ritmo de cambio, lo cual dificulta el éxito de los productos en el mercado. Por este motivo, las empresas han de estar preparadas en términos de organización, conocimiento de los procesos y tecnología para hacer frente a los desafíos presentes y futuros con mayor competencia y capacidad de diferenciación.

Integración a favor de una visión que se hace realidad

La adquisición de Mentor Graphics por parte de Siemens supone un cambio de escenario para las empresas de la industria electronica, que afrontan a diario los desafíos arriba citados.

La visión de Siemens trata de dar respuesta a uno de los mayores retos en el desarrollo del producto: la integración de los dominios para facilitar la colaboración y mejorar la trasparencia entre los mismos. El hecho de que ahora Mentor forme parte de Siemens permite romper las barreras entre los diferentes dominios –electrónico, eléctrico, mecánico e informático– y los integra a lo largo de todo el ciclo de vida del producto. De esta manera, Siemens ofrece una mayor eficiencia durante el proceso de desarrollo, reduciendo el riesgo de cometer errores relacionados con la calidad del producto o la comunicación entre dominios.

El futuro del diseño de sistemas electrónicos

Romper las barreras entre diferentes equipos y disciplinas permite diseñar concurrentemente, integrando la electronica en el flujo de desarrollo de producto, para llegar al mercado antes y con productos mejores.

El gemelo digital

La integración de los diferentes dominios y de las fases del proceso de desarrollo del producto -diseño de circuitos impresos, simulación, análisis y producción- dan lugar a un gemelo digital (o digital twin) que garantiza una mayor calidad y un menor coste con la comodidad que supone poder acceder a todas las soluciones necesarias, ofrecidas por un mismo proveedor.

La metodología Shift Left de Mentor

La razón principal que explica por qué los clientes rinden por debajo de sus posibilidades se encuentra en el proceso iterativo donde, siguiendo una metodología tradicional, las tareas se realizan en serie y los datos van pasando de un equipo de trabajo a otro. Este proceso se caracteriza por la necesidad de validar los datos de forma manual o mediante soluciones personalizadas antes de enviarlos al siguiente grupo que deba trabajar con ellos.

Conventional design process

Mentor ha introducido la metodología shift left, que fomenta una validación lo más temprana posible. Para que esto sea posible, las herramientas para la validación han de estar integradas y ser fáciles de usar. Idealmente, el gemelo digital del proceso de diseño se crea de manera automática, lo cual simplifica el proceso de validación. Con las herramientas de Mentor, varios procesos se desarrollan en paralelo, reduciendo, aún más, los tiempos y los costes.

Metodología Shift Left

Las mejores prácticas basadas en la visión de Siemens

Las mejores prácticas para los responsables del diseño de circuitos impresos

Documento en español con una síntesis del informe de Aberdeen Group sobre las características propias de los grupos de trabajo que obtienen los mejores resultados en términos de respeto de los tiempos y del presupuesto y de éxito en el mercado.

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CadlogLa visión de Siemens cambia el diseño y la producción de PCBs

Oferta especial PADS Manufacturing Options

Las mejores opciones de PADS para llevar el proyecto a la producción rápidamente y sin errores, junto a la documentación correcta al mismo precio, en una oferta irrepetible.

La transición desde la planificación hasta la producción es una de las fases más importantes, en la industria electrónica, porque de ella depende la capacidad de realizar su proprio producto en tiempos rápidos y sin inútiles cargas de dinero.

Para subrayar la importancia de la transición desde la planificación hasta la producción, Cadlog propone una oferta limitada hasta el 31 de julio 2016, que abraza distintos productos que permiten producir la mejor documentación de proyecto posible para quien tendrá que encargarse de la fabricación o del ensamblaje.

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PADS DFMA

pads-manufacturabilityLa opción PADS DFMA integra el análisis DFM (Design for Manufacturing) en el flujo de planificación PADS, permitiendo validar el layout del PCB para la fabricación y el ensamblaje antes que la producción. En este modo es posible reducir al mínimo los problemas en fase de producción y la necesidad de re-spin. La opción PADS DFMA, disponible por PADS Standard Plus, comprende más que 100 entre los análisis para la fabricación y el ensamblaje más comúnmente adoptados, haciendo simple y rápida la identificación de posibles problemáticas que podrían causar retraso en la producción.

CAM350

CAM350 es el estándar industrial de facto por la verificación, la optimización y la generación de output eficacies y eficientes para la fabricación de circuitos impresos. CAM350 simplifica la transferencia de los datos desde la fase de planificación hasta aquella de la producción del PCB. CAM350 importa el database del CAD, verificando que las características eléctricas satisfacen los objetivos del proyecto. Controla posibles errores en el file Gerber y realiza el Design Rule Check (DRC), para comprobar que los layer Gerber corresponden a las reglas definidas en el proyecto y a las capacidades del productor.

Documentation Editor for PADS

Documentation Editor for PADSDocumentation Editor for PADS es la herramienta más innovadora para la generación rápida y automática de la documentación de un proyecto electrónico, que elabora los diseños necesarios por la fabricación, el ensamblaje e inspección de un PCB. El tool genera automáticamente y conecta un número ilimitado de vistas y detalles del proyecto, manteniendo todas las informaciones lógicas presentes. El resultado es un documento electrónico realizado en poco tiempo, que muestra claramente todos los detalles y las informaciones para una correcta fase de producción.

La oferta:

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1 de las 3 aplicaciones = 3.000 €

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2 de las 3 aplicaciones = 5.000 €

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3 de las 3 aplicaciones = 7.000 €

Vencimiento:

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Tiziano MaggioniOferta especial PADS Manufacturing Options

Simulación HDL: excepcional promoción de ModelSim hasta el 31 de enero

Estamos a los últimos días para aprovecharse de la excepcional promoción de ModelSim en la configuración Mixed Languege al precio de la Configuración Single Language.

La oferta expira el 31 de enero y que da derecho a comprar la versión ModelSim DE Plus a partir de 7.000 euros, incluyendo 12 meses de mantenimiento y soporte técnico.

ModelSim DE Plus, orientada al desarrollo, es el simulador VHDL/Verilog Mixed Languege más utilizado mundo. Permite el uso de múltiples lenguajes de manera simultánea en las plataformas Windows y Linux:

  • VHDL 1987, 1993, 2002, 2008 (except VHPI, PSL), Verilog 1995, 2001, 2005, 2009 y SystemVerilog IEEE 1800 por el Design
  • Assertions (PSL for VHDL or Verilog; SVA for Verilog), SystemVerilog IEEE 1800 por la Verifica y Assertion Thread Viewer.

Llame ahora:

(+34) 662.02.25.42

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Tiziano MaggioniSimulación HDL: excepcional promoción de ModelSim hasta el 31 de enero

Tratamos la nueva Suite Mentor Graphics PADS Professional

Esta semana las actividades de preventa Cadlog se han centrado en las primeras demostraciones en algunos clientes interesados a PADS Professional, la nueva suite de Mentor Graphics para el diseño de PCB. Las reacciones de lostécnicos presentes a la demostracion fueron muy positivos, especialmente para el importante rendimiento del productoen algunas áreas. Las funciones más apreciadas son los siguientes:

  1. la integración 2D / 3D, donde es posible hacer el colocación de la tarjeta con la misma visualización en 2D/3D,con la posibilidad de interactuar directamente con el entorno preferido con la inmediata actualización del segundoentorno;
  2. la función de colocar para «cluster«, donde la colocación inicial se lleva a cabo mediante la explotación delconcepto de «función lógica» en lugar de la simple colocación del componente individual;
  3. la elaboración de las pistas a través de la nueva funcion «sketch», lo que le permite definir provisionalmente elcamino trazado, dejando al instrumento a redactarla en forma detallada con una alta calidad de ejecución;
  4. la integración de los instrumentos accesorios para las panelizacion y de la documentación del producto (FabLink /Documentación Editor).

Los técnicos que participaron en las demostraciones eran todos usuarios experimentados, con larga experiencia deproductos Mentor Graphics (PADS Estándar) que la de los productos competidores. En mi opinión, estamos frente a un producto muy interesante que puede revolucionar las tecnologías que se puede ofrecer, como el «Sketch Routing», hasta ahora sólo disponibles en las configuraciones de productos muy caros y complejos.

Personalmente, he apreciado mucho tener otra vez en mis manos una herramienta que pueda excitar a los usuariosexpertos como de hacie tiempo no occuria.

Hasta la próxima,

Ivano Tognetti

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CadlogPADS Professional 1

Curso Integridad de Señal en Diseños PCBs

Cadlog apoya a la Universidad Autónoma de Madrid en el curso de formación para aprender cómo y porque en la ingegneria moderna es importante la simulación.

El curso

En este curso se presentan los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para poder desarrollar exitosamente diseños de PCBs digitales de alta frecuencia.

Se desrarrollán los siguientes temas: Teoría e introducción a la integridad de señal en los CI. Herramientas automáticas para el tratamiento de integridad de señal. Herramienta Hyperlinx. Integración con herramientas comerciales.

Fechas:
Miércoles 25, jueves 26 y viernes 27 de febrero de 2015, de 9:00 a 18:00.

Lugar de realización:
Escuela Politécnica Superior de la Universidad Autónoma de Madrid.

Fundación Tripartida
Recuerde que su empresa puede beneficiarse de las subvenciones de la fundación tripartita.

Registro
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Tiziano MaggioniCurso Integridad de Señal en Diseños PCBs