آموزشگاه فن و کار

معرفی نرم افزارهای طراحی برد الکترونیک

نویسنده: حسام جهرمی
معرفی نرم افزارهای طراحی برد
چکیده:

با توجه به تنوع و پیچیدگی برنامه های مورد استفاده در فرآیند طراحی کردن بردهای الکترونیک، سطوحِ کاربری مختلفی برای آن ها تعریف شده است که به متخصصان در انتخاب نرم افزار متناسب با نیازها و مهارت های شان بسیار کمک می کند. این سطوح کاربری به طور کلی به سه دسته مبتدی، میان رده و پیشرفته تقسیم می شوند که در ادامه هر سطح را بیشتر بررسی خواهیم کرد.

بسیاری از متخصصان عقیده دارند؛ طراحی برد الکترونیک، پلی میان ایده و واقعیت بوده و هنرِ ظریفِ در هم آمیختنِ علم و خلاقیت است. در این فرآیند خلاقانه، انتخاب نرم افزار مناسب و استاندارد، بسیار حائز اهمیت بوده و تاثیر چشمگیری در تضمینِ کیفیت و کارایی و ارزشِ محصول طراحی شده دارد.

در سال های اخیر با گسترش تنوع نرم افزارهای طراحی برد، دنیایی از انتخاب های متنوع پیش روی طراحان برد گشوده شده است. هر یک از این نرم افزارها، با ویژگی ها و قابلیت های منحصر به فرد خود، برای کاربردهای خاصی طراحی شده اند و آگاهی از این مشخصات برای افراد فعال در این عرصه و علاقه مندان حوزه الکترونیک ضروری است.

با در نظر گرفتن اهمیت بالای این موضوع؛ قصد داریم در این مقاله، انواع و اقسام نرم افزارهای طراحی بردهای موجود در بازار داخلی و جهانی را با دیدگاهی نقادانه بررسی کرده و همچنین فاکتورهای کلیدی را که باید در انتخاب نرم افزار بهینه برای طراحی و برنامه نویسی بردهای مختلف؛ در نظر گرفته شوند، مورد بحث قرار دهیم.

می توانید برای یادگیری حرفه ای و کسب مهارت و توانایی لازم به منظور طراحی، ساخت، عیب یابی و تعمیرات بردهای گوناگون در دوره های آموزشی موسسه فن و کار از جمله کلاس هایی مانند آموزش طراحی برد الکترونیکی ، رباتیک، آموزش آردوینو ، تعمیرات برد ، آموزش آلتیوم دیزاینر و … شرکت نمایید و ضمن آموختنِ مهارت های ذکر شده از اساتید برجسته و با تجربه؛ مدرک بین المللی معتبر و قابل ترجمه از سوی سازمان فنی و حرفه ای کشور دریافت نمایید. برای مشاهده سرفصل های کامل دوره طراحی برد روی تصویر زیر کیلک نمایید:

آموزش طراحی برد الکترونیکی

دسته بندی انواع نرم افزارهای طراحی برد

معیارهای متنوعی را می توانیم برای دسته بندی کردن نرم افزار های پرکاربرد طراحی و ساخت برد در نظر بگیریم که ایده آل ترینِ آن ها را در جدول زیر به طور گزیده برای شما آورده ایم.

معیار دسته بندی نرم افزار انواع نرم افزار طراحی بردها بر اساس معیار
سطح کاربری نرم افزارهای مبتدی، میان رده و حرفه ای
نوع کاربری برنامه های طراحی شماتیک، طراحی PCB و شبیه سازی
پلتفرم (سیستم عامل) نرم افزارهای مبتنی بر ویندوز، مک، لینوکس و …

 

در ادامه بررسی می کنیم که معروف ترین و پر استفاده ترین نرم افزارهایی که در هر یک از این دسته بندی ها قرار می گیرند؛ کدام اند و هر یک از این برنامه ها چه ویژگی ها و کاربردهایی دارند. همچنین توضیح خواهیم داد که چگونه باید با در نظر گرفتن فاکتورهای متعدد حاکم بر یک پروژه، بهترین نرم افزار های این حوزه را انتخاب نمود؛ پس تا انتهای مطلب همراه ما باشید.

انواع نرم افزار های طراحی بردها بر اساس سطح کاربری

با توجه به تنوع و پیچیدگی برنامه های مورد استفاده در فرآیند طراحی کردن بردهای الکترونیک، سطوحِ کاربری مختلفی برای آن ها تعریف شده است که به متخصصان در انتخاب نرم افزار متناسب با نیازها و مهارت های شان بسیار کمک می کند. این سطوح کاربری به طور کلی به سه دسته مبتدی، میان رده و پیشرفته تقسیم می شوند که در ادامه هر سطح را بیشتر بررسی خواهیم کرد.

نرم افزارهای طراحی برد مبتدی

برنامه های مبتدی به گونه ای طراحی و تولید شده اند که افرادِ با دانش فنی محدود نیز بتوانند به راحتی از آن ها استفاده کنند. این نرم افزارها معمولا دارای رابط کاربری بصری و گرافیکی ساده هستند و از امکانات پایه برای طراحی شماتیک و PCB برخوردارند اما از به کارگیریِ ابزارها و منوهای پیچیده پرهیز می کنند. این برنامه ها برای افرادی که در ابتدای راه طراحی بردها یا فازِ یادگیری این مهارت هستند یا قصد انجام پروژه های ساده را دارند، ایده آل اند.

نرم افزارهای طراحی برد مبتدی

  • نرم افزار EasyEDA

این نرم افزار تحت وب، محصولی از شرکت چینی EasyEDA Technologies است که با ارائه رابط کاربری بصری و ساده، به تازگی در میان طراحان مبتدی محبوبیت یافته است. برنامه EasyEDA قابلیت های متعددی از جمله طراحی شماتیک، مسیریابی PCB، شبیه سازی مدار و تحلیل سیگنال را به صورت یکپارچه ارائه می دهد.

این نرم افزار به واسطه برخورداری از کتابخانه های جامع قطعات الکترونیکی، امکان اشتراک گذاری آنلاین پروژه ها و همچنین ارائه آموزش های ویدئویی متعدد، ابزاری ایده آل برای شروع یادگیری این مهارت و مدارهای چاپی ساده به شمار می رود.

  • نرم افزار KiCad

یک نرم افزار متن باز (Open-source) و رایگان است که توسط جامعه ای از توسعه دهندگان در سراسر جهان پشتیبانی می شود. این نرم افزار نیز مانند برنامه های هم رده خود، شامل مجموعه کاملی از ابزارها برای طراحی شماتیک، مسیریابی PCB و شبیه سازی مدار است. برنامه KiCad به دلیل برخورداری از ابزارهای قدرتمند و انعطاف پذیری بالا، در میان کاربران حرفه ای نیز محبوبیت دارد. با وجودِ رابط کاربری پیچیده تر نسبت به EasyEDA، نرم افزار KiCad قابلیت های شخصی سازی فراوانی را عرضه کرده و به کاربران امکان می دهد تا ابزارها و محیط کاربری را متناسب با نیاز خود تنظیم نمایند.

  • نرم افزار Fritzing

این نرم افزار متن باز و رایگان، با هدف تسهیل و تسریعِ فرایند طراحی بردها برای افراد مبتدی و علاقه مندان به الکترونیک، توسعه یافته است. برنامه Fritzing از رابط کاربری مبتنی بر بلوک های ساختاری بهره می برد که به کاربران امکان می دهد تا با کشیدن و رها کردن قطعات الکترونیکی، به سادگی مدارات خود را طراحی نمایند.

این نرم افزار نیز مانند برنامه EasyEDA به دلیل داشتنِ کتابخانه های گوناگون قطعات، قابلیت شبیه سازی اولیه مدار و همچنین ارائه ابزارهای اختصاصی برای طراحی بردهای آردوینو، ابزاری فوق العاده مناسب برای آغاز آموختن در این حوزه و ساخت پروژه های الکترونیکی ساده، به خصوص در حوزه اینترنت اشیا، محسوب می شود.

نرم افزارهای طراحی برد میان رده

این نرم افزارها همان طور که از نام شان مشخص است، پل ارتباطی بین ابزارهای ساده و ابتدایی با امکانات محدود و نرم افزارهای سنگین و پیچیده با قیمت و قابلیت های بالا هستند. این دسته برنامه ها با برخورداری از تعادلی مناسب بین کارایی و قیمت (در دسترس بودن) ، طیف وسیعی از نیازهای طراحان را در پروژه های مختلف برآورده می کنند.

نرم افازرهای طراحی برد میان رده

کاربران اصلی نرم افزارهای طراحی برد میان رده

پیش از آن که به معرفی نرم افزارهای میان رده محبوب در این حوزه بپردازیم؛ بیایید بررسی کنیم که این برنامه ها برای چه طیفی از متخصصان و فعالان حوزه الکترونیک مناسب و ایده آل هستند.

دانشجویان و کارآموزان: این نرم افزارها به عنوان ابزارهای آموزشی مناسب، به دانشجویان و کارآموزان امکان می دهند تا اصول طراحی را به طور کامل فرا گرفته و مهارت های خود را در این زمینه ارتقا دهند.

مهندسان و طراحان: طیف وسیعی از مهندسان و طراحان در صنایع مختلف از جمله الکترونیک، مخابرات، رباتیک و … از این نرم افزارها برای طراحی بردهای مدار چاپی در پروژه هایی با پیچیدگی های متوسط استفاده می کنند.

استارت آپ ها و شرکت های کوچک: به دلیل قیمت مناسب و کاربری آسان، این نرم افزارها انتخاب ایده آلی برای استارت آپ ها و شرکت های کوچک هستند که به دنبال راه حلی مقرون به صرفه برای طراحی کردن بردهای مدار چاپی می باشند.

  • نرم افزار Eagle

این برنامه آلمانی، محصول شرکت Autodesk، یکی از شناخته شده ترین و پرکاربردترین نرم افزارهای میان رده در جهان است. نرم افزار Eagle به دلیل داشتن رابط کاربری بصری و آسان، کتابخانه های جامع قطعات و ابزارهای قدرتمند مسیریابی، به انتخابی ایده آل برای طیف وسیعی از پروژه ها، از طراحی بردهای ساده تا پیچیده، تبدیل شده است.

به علاوه؛ قابلیت های شبیه سازی برنامه، امکان بررسی عملکرد مدار قبل از ساخت را فراهم نموده و تنوع فرمت های خروجی، اشتراک گذاری طرح ها را آسان می کند. نرم افزار Eagle به صورت نسخه های رایگان و پولی در بازار ارائه می شود و برای مصارف آموزشی و شخصی، نسخه رایگان آن کفایت می کند.

  • نرم افزار Upverter

این برنامه تحت وب، به عنوان نسل جدیدی از نرم افزارهای تخصصی در زمینه طراحی بردها شناخته می شود. نرم افزار Upverter بر پایه مرورگر وب کار می کند و استفاده از آن نیاز به نصب هیچ برنامه و اپلیکیشنی ندارد. این ویژگی، دسترسی به پروژه ها را از هر مکان و با هر دستگاهی امکان پذیر می کند.

به علاوه؛ برنامه Upverter از رابط کاربری بصری و کاربر پسندی بهره می برد و با ارائه امکانات اشتراک گذاری و همکاری آنلاین، کار گروهی را تسهیل می کند. این نرم افزار برای پروژه های کوچک تا متوسط مناسب است و نسخه رایگان آن برای مصارف غیر تجاری کافی است.

  • نرم افزار PCBWorks

این برنامه چینی، محصول شرکت Askey، گزینه ای مقرون به صرفه برای طراحی بردهای مدار چاپی است. نرم افزار PCBWorks با وجود قیمتی مناسب، امکانات کاملی را برای طراحی و شبیه سازی بردها ارائه می دهد. رابط کاربری این نرم افزار ساده و کاربر پسند است و وجودِ کتابخانه های جامع قطعات در آن، کار طراحی را آسان می کنند. برنامه PCBWorks نیز مانند رقبای میان رده خود؛ برای پروژه های کوچک تا متوسط مناسب است و ورژن رایگان آن پاسخ گوی نیازها و مصارف آموزشی و شخصی می باشد.

نرم افزارهای طراحی برد حرفه ای

به دلیل برخورداری از امکانات پیشرفته و جامع، برای پروژه های پیچیده، با نیازمندی های فنی بالا مورد استفاده قرار می گیرند. این نرم افزارها با ارائه طیف وسیعی از ابزارها و قابلیت ها، به مهندسان این امکان را می دهند تا در سطوح مختلف طراحی و برنامه نویسی بردها، از طراحی شماتیک و شبیه سازی مدار گرفته تا مسیریابی و آنالیز سیگنال؛ به طور تمام و کمال بر فرآیند طراحی تسلط داشته باشند.

نرم افزارهای طراحی برد حرفه ای

کاربردها و ویژگی های نرم افزارهای طراحی برد حرفه ای

به منظور آشنایی بیشتر، در جدول زیر شرح مختصری از مهم ترین امکانات و قابلیت هایی که نرم افزارهای طراحی برد الکترونیک حرفه ای به کاربران خود ارائه می دهند را آورده ایم:

قابلیت ارائه شده توسط نرم افزار طراحی برد توضیح کوتاه درباره قابلیت ارائه شده
طراحی شماتیک دقیق امکان ترسیم شماتیک های پیچیده با نمادهای استاندارد و قابلیت های ویرایشی پیشرفته
شبیه سازی مدار شبیه سازی عملکرد مدار (با دقت بالا) برای بررسی صحت عملکرد و رفع ایرادات احتمالی
مسیریابی خودکار و دستی مسیریابی اتوماتیک و دستی مسیرهای بین اجزای مدار با رعایت الزامات الکتریکی و هندسی
آنالیز سیگنال آنالیز سیگنال های مختلف در مدار برای بررسی تداخلات و نویز های احتمالی
مدیریت کتابخانه قطعات ایجاد و مدیریت کتابخانه های قطعات با اطلاعات فنی و مدل های سه بعدی
تولید فایل های Gerber تولید فایل های Gerber با فرمت استاندارد برای ساخت PCB ها (نکته : گربر، فرمتِ فایل های طراحی برد مورد قبول همه طراحان و سازندگان برد در جهان است)
قابلیت همکاری امکان اشتراک گذاری پروژه ها و همکاری با سایر مهندسان
پشتیبانی از فرمت های مختلف CAD قابلیت پشتیبانی از فرمت های مختلف CAD یا طراحی به کمک رایانه، برای تبادل اطلاعات با سایر نرم افزارها
طراحی سه بعدی برد ایجاد مدل سه بعدی از برد مدار چاپی برای بررسی تناسب اجزا و پیش بینی مشکلات احتمالی
آنالیز سیگنال بررسی رفتار سیگنال ها در مدار و شناسایی نقاط بحرانی
مدیریت چرخه عمر محصول مدیریت اطلاعات مربوط به پروژه، از ایده اولیه تا تولید انبوه

 

حال که با قابلیت ها و امکانات عالی این برنامه ها آشنا شدید؛ با ما در بخش بعدی همراه باشید تا با هم محبوب ترین و پرکاربردترین نرم افزارهای طراحی برد حرفه ای و پیشرفته را معرفی و بررسی کنیم.

  • نرم افزار Altium Designer

این نرم افزار محصول شرکت استرالیایی Altium بوده و به عنوان پیشرو و مرجع در صنعت طراحی PCB شناخته می شود. برنامه آلتیوم دیزاینر با ارائه مجموعه کاملی از ابزارها، از طراحی شماتیک و شبیه سازی مدار تا مسیریابی و تولید فایل های Gerber، طیف وسیعی از نیازهای کاربران را برآورده می کند. رابط کاربری بصری، کتابخانه های جامع قطعات و قابلیت های همکاری تیمی قدرتمند، از جمله مزایای این نرم افزار به شمار می روند. جالب است بدانید که این برنامه به طور گسترده در صنایع مختلف، از جمله هوافضا، صنایع دفاع، خودروسازی و مخابرات، کاربرد دارد.

نرم افزار طراحی برد Altium Designer

  • نرم افزار OrCAD PCB Designer

محصول شرکت Cadence است که یک کمپانی مطرح و معروف در حوزه نرم افزارهای مهندسی بوده و به همین دلیل؛ به انتخابی محبوب برای متخصصان طراحی PCB تبدیل شده است. این نرم افزار با عرضه طیف وسیعی از ابزارهای طراحی و شبیه سازی، امکان خلق بردهای مدار چاپی پیچیده را با دقت بالا فراهم می کند. برنامه OrCAD PCB Designer به دلیل رابط کاربری شهودی، کتابخانه های کامل و چند منظوره از قطعات و قابلیت های شبیه سازی دقیق و سریع، به شدت مورد توجه طراحان حرفه ای قرار گرفته است. به علاوه؛ این نرم افزار در صنایع مختلفی از جمله تولید دستگاه های الکترونیکی، تجهیزات پزشکی و سیستم های صنعتی کاربرد دارد.

  • نرم افزار Mentor Graphics Expedition

بنا به دیدگاه متخصصان؛ شرکت Mentor Graphics با ارائه نرم افزار Expedition، راه حلی جامع برای طراحی PCB در اختیار کاربران قرار می دهد. این نرم افزار با ادغام ابزارهای قدرتمند طراحی، شبیه سازی و تحلیل، به کاربران امکان می دهد تا بردهای مدار چاپی پر سرعت و با کارایی بالا طراحی کنند. لازم است بگوییم؛ برنامه Expedition به دلیل قابلیت های منحصر به فرد خود در زمینه طراحی با فرکانس و چگالی بالا، در صنایع هوافضا، دفاع و مخابرات کاربرد فراوانی دارد.

انواع نرم افزار های طراحی برد بر اساس نوع کاربری

منظور از نوع کاربری در نرم افزارهای طراحی بردهای الکترونیک، دسته بندی کردن این نرم افزارها بر اساس هدف نهایی و قابلیت های آن ها می باشد. هر دسته از این نرم افزارها، ابزارها و امکانات متناسب با نیازهای خاص طراحان برد (در مراحل مختلفِ کارشان) را ارائه می کنند و به همین دلیل، انتخاب نرم افزار مناسب، نقشی کلیدی در بهینه سازی فرآیند طراحی و کاهش زمان و هزینه های مربوط به آن دارد. در ادامه، به معرفی سه دسته اصلی از نرم افزارهای طراحی برد با در نظر گرفتن نوع کاربری و بررسی چند نمونه از محبوب ترین نرم افزارهای هر دسته می پردازیم.

نرم افزارهای طراحی شماتیک

این برنامه ها، ابزاری ضروری برای ترسیم شماتیک یا همان نقشه مدار هستند و به کاربر امکان می دهند تا نمادهای مربوط به قطعات الکترونیکی، اتصالات بین آن ها و سایر جزئیات مرتبط با مدار را به صورت گرافیکی و با استفاده از ابزارهای مختلفِ رسم و ویرایش، بر روی صفحه نمایش ترسیم کنند. برخی از ویژگی های کلیدی نرم افزارهای طراحی شماتیک عبارت اند از:

  • کتابخانه های قطعات: شامل نمادها و اطلاعات مربوط به طیف وسیعی از قطعات الکترونیکی
  • ابزارهای رسم و ویرایش: امکان رسم خطوط، اتصالات، اشکال و افزودن متن و توضیحات
  • قابلیت شبیه سازی اولیه: بررسی عملکرد اولیه مدار قبل از پیاده سازی فیزیکی
  • تولید لیست قطعات: تهیه فهرست کاملی از قطعات مورد نیاز برای ساخت برد

نرم افزارهای طراحی شماتیک

نمونه هایی از نرم افزارهای محبوب طراحی شماتیک

در جدول زیر خلاصه ای از قابلیت ها و کاربردهای پنج نرم افزار محبوب طراحی شماتیک ارائه شده است. تعدادی از این برنامه ها را به طور مفصل در بخش های قبلی معرفی کرده ایم؛ به همین دلیل در این جدول فقط گزیده ای از قابلیت ها و کاربردهای مربوط به ترسیمِ شماتیک در آن ها را فهرست کرده ایم.

نرم افزار طراحی شماتیک ویژگی ها و قابلیت ها کاربردهای مهم و رایج
نرم افزار KiCad رایگان و متن باز، رابط کاربری ساده و کاربر پسند، کتابخانه عظیم قطعات، شبیه سازی مدار، تولید فایل Gerber برای ساخت PCB ها و … ایده آل برای پروژه های کوچک و متوسط، مناسب برای دانشجویان، کاربرد در طراحی مدارهای الکترونیکی از جمله مدارهای دیجیتال و آنالوگ و فرکانس بالا
نرم افزار Eagle شامل ابزارهای قدرتمند مسیریابی، رابط کاربری بصری، کتابخانه جامع قطعات، شبیه سازی مدار، تولید فایل های گربر برای ساخت پی بی سی و … مناسب برای پروژه های متوسط و بزرگ، کاربرد در طراحی مدارهای چاپی، از جمله مدارهای چند لایه و با تراکم بالا
نرم افزار Altium Designer دارای مجموعه ای کامل از ابزارهای طراحی، کتابخانه های تخصصی قطعات، تولید فایل Gerber و ODB برای ساخت PCB ، شبیه سازی های پیشرفته مدار، قابلیت های جامع برای مدیریت پروژه و … مناسب برای پروژه های پیچیده و بزرگ، کاربرد در طراحی مدارهای چاپی با کارایی بالا، از جمله مدارهای فرکانس بالا و سیستم های تعبیه شده یا امبدد (Embedded)
نرم افزار LTspice برخورداری از شبیه ساز مدار قدرتمند، رابط کاربری ساده و بصری، کتابخانه جامع و کامل برای قطعات، شبیه سازی های دقیق و متنوع، تحلیل پارامتری و بهینه سازی مدار و … ایده آل برای شبیه سازی مدارهای الکترونیکی، کاربرد در طراحی و عیب یابی مدارهای آنالوگ؛ از جمله تقویت کننده های عملیاتی، فیلترها و مبدل های آنالوگ به دیجیتال یا A/D
نرم افزار Autodesk Circuits مبتنی بر فضای ابری یا کلود، رابط کاربری بصری و تعاملی، کتابخانه های جامع قطعات، شبیه سازی مدار، تولید فایل Gerber برای ساخت PCB و … مناسب برای همکاری تیمی، کاربرد در طراحی مدارهای چاپی، از جمله مدارهای ساده و پروژه های آموزشی

نرم افزارهای طراحی PCB

پس از به کارگیری نرم افزارهای مناسب برای ترسیم شماتیک، نوبت به چیدمان و مسیریابی قطعات بر روی برد مدار چاپی (PCB) می رسد. نرم افزارهای طراحی PCB ابزاری قدرتمند برای دستیابی به این هدف هستند و به کاربران امکان می دهند تا محل قرارگیری هر قطعه را بر روی برد مشخص کرده و مسیرهای اتصالی بین آن ها را رسم کنند. برخی از ویژگی های مهم و اساسی نرم افزارهای طراحی PCB عبارت اند از:

  • کتابخانه های قطعات PCB : شامل مدل های سه بعدی قطعات و اطلاعات مربوط به محدودیت های فضایی و ابعاد آن ها
  • ابزارهای چیدمان: امکان جابجایی، چرخش و گروه بندی قطعات بر روی برد
  • ابزارهای مسیریابی: رسم مسیرهای اتصالی بین قطعات با رعایت قوانین طراحی و الزامات الکتریکی
  • قابلیت بررسی و آنالیز: بررسی تداخلات، طول مسیرها و سایر پارامترهای مهم طراحی

نرم افزارهای طراحی PCB

نمونه هایی از نرم افزارهای محبوب طراحی PCB شامل برنامه های Altium Designer ، KiCad ، Eagle ، Autodesk PCB و OrCAD PCB Designer هستند که در بخش های قبلی در مورد اکثر آن ها توضیح داده ایم. تنها نرم افزاری که درباره آن توضیح ندادیم Autodesk PCB است.

با توجه به اظهارات سازنده محصول؛ Autodesk PCB مجموعه ای از نرم افزارهای طراحی PCB است که توسط کمپانی Autodesk ارائه می شود و شامل ابزارهایی برای طراحی شماتیک، مسیریابی PCB، شبیه سازی مدار، قابلیت DRC (به معنای بررسی ارورها و خطاهای PCB است و مخفف Design Rule Check می باشد) و مدیریت کتابخانه قطعات است.

این نرم افزار برای طراحی های PCB با حجم بالا و پیچیده، به ویژه در صنایع دفاع و هوافضا و مخابرات، فوق العاده مناسب است. برنامه Autodesk PCB به دلیل قابلیت های قدرتمند و یکپارچه سازی با سایر محصولات شرکت Autodesk، مانند Inventor و Fusion 360، شناخته شده و محبوب است.

نرم افزارهای شبیه سازی رفتار برد

این برنامه ها، ابزاری ارزشمند برای بررسی عملکرد مدار قبل از ساخت و تولید آن هستند. این نرم افزارها با استفاده از مدل های ریاضی و الگوریتم های شبیه سازی، به کاربر امکان می دهند تا رفتار مدار را در شرایط مختلف شبیه سازی و تحلیل کنند. برخی از اصلی ترین ویژگی ها و امکانات نرم افزارهای مخصوص شبیه سازی به شرح زیر هستند:

  • شبیه سازی AC و DC : بررسی عملکرد مدار در فرکانس های مختلف و شرایط مختلف کاری
  • تحلیل گذرا: بررسی رفتار مدار در برابر تغییرات ناگهانی ولتاژ یا جریان
  • تحلیل نویز: بررسی تاثیر نویزهای محیطی و داخلی بر عملکرد صحیح مدار
  • قابلیت مشاهده نتایج: رسم نمودارها و گراف های مربوط به پارامترهای مختلف مدار

نرم افزارهای شبیه سازی رفتار برد

نمونه هایی از نرم افزارهای محبوب شبیه سازی

برنامه های متعددی برای شبیه سازی عملکرد بردها پیش از رسیدن به مرحله ساخت؛ تهیه شده و روانه بازارهای جهانی گشته اند که در ادامه قصد داریم برخی از معروف ترین آن ها را به طور خلاصه معرفی کنیم.

نرم افزار SPICE: کلمه SPICE مخفف ” ” Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis است و به عنوان بنیان گذار و قدیمی ترین برنامه در بین نرم افزارهای شبیه سازی مدار شناخته می شود. این نرم افزار قدرتمند، طیف گسترده ای از شبیه سازی ها را برای مدارهای آنالوگ، دیجیتال و مختلط ارائه می دهد. برنامه SPICE به دلیل دقت بالا و پایداری مشهور است و در محیط های آکادمیک و صنعتی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

نرم افزار PSpice: این برنامه کاربردی که توسط شرکت Cadence ارائه شده است، شبیه سازی های دقیق و کاملی را برای طیف وسیعی از مدارهای الکترونیکی، از جمله مدارهای آنالوگ، دیجیتال، فرکانس بالا و رادیو فرکانس ارائه می دهد. نرم افزار PSpice به واسطه رابط کاربری گرافیکی قدرتمند و کتابخانه های جامع از المان های الکترونیکی، در بین مهندسین محبوبیت بالایی دارد.

نرم افزار Synopsys HSPICE: این برنامه شبیه سازی قدرتمند، به طور خاص برای شبیه سازی مدارهای مجتمع با مقیاس بزرگ و پیچیده طراحی شده است. برنامه HSPICE از قابلیت های پیشرفته ای مانند شبیه سازی های سه بعدی، شبیه سازی های حرارتی و آنالیز تنش مکانیکی برخوردار است. این نرم افزار در صنایع مختلف، از جمله صنعت نیمه هادی، هوافضا و مخابرات به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

نرم افزار Cadence Virtuoso: یک محیط طراحی و شبیه سازی جامع برای مدارهای مجتمع (IC) است و طیف گسترده ای از ابزارها را برای طراحی، شبیه سازی و تایید طرح های IC ارائه می دهد. برنامه Virtuoso به طور گسترده در صنعت برای طراحی IC های پیشرفته، از جمله CPUها، GPUها و حافظه ها استفاده می شود.

انواع نرم افزار های طراحی برد بر اساس نوع پلتفرم

انتخاب نرم افزار مناسب، علاوه بر کارایی و امکانات و دیگر عوامل که در بخش بعدی به آن ها خواهیم پرداخت؛ به نوع سیستم عامل مورد استفاده مهندس نیز وابسته است. در طی سالیان متمادی، طیف متنوعی از نرم افزارها برای سیستم عامل های مختلف ارائه شده است که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.

انواع نرم افزار های طراحی برد بر اساس نوع پلتفرم

  • نرم افزارهای طراحی برد برای ویندوز

به عنوان محبوب ترین سیستم عامل، ویندوز طیف وسیعی از نرم افزارهای طراحی برد را شامل می شود. از جمله این نرم افزارها می توان موارد زیر را معرفی کرد. این نرم افزارها به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند و از امکانات کاملی برای طراحی شماتیک، مسیریابی و شبیه سازی مدار برخوردارند.

  • Altium Designer
  • KiCad
  • Eagle
  • Proteus
  • Autodesk Circuits
  • و …

بدیهی است که موارد نام برده شده تنها تعداد محدودی از نرم افزارهای مخصوص ویندوز برای طراحی و شبیه سازی رفتار بردها و مدارهای الکترونیکی هستند و اشاره به همه برنامه های هم رده آن ها در این مقاله نمی گنجد.

  • نرم افزارهای طراحی برد برای لینوکس

سیستم عامل لینوکس نیز به عنوان یک پلتفرم قدرتمند و پایدار، میزبان و پشتیبانِ نرم افزارهای طراحی برد قدرتمندی است. در بین برنامه های متعدد؛ نرم افزار KiCad و Upverter از جمله محبوب ترین انتخاب ها برای طراحان در این زمینه هستند که در بخش های قبلی کامل آن ها را بررسی کردیم؛ اما به طور خلاصه می توانیم بگوییم، برنامه KiCad به عنوان یک نرم افزار متن باز، به صورت رایگان ارائه می شود و از قابلیت های کاملی برای طراحی بردهای مدار چاپی برخوردار است و برنامه Upverter نیز به عنوان یک پلتفرم مبتنی بر وب، امکان دسترسی به ابزارهای طراحی برد را از طریق مرورگرهای مختلف فراهم می کند.

نرم افزارهای طراحی برد برای لینوکس

  • نرم افزارهای طراحی برد برای مک

کاربران سیستم عامل macOS نیز می توانند از نرم افزارهای قدرتمندی برای طراحی برد استفاده کنند. برنامه هایی از قبیل Altium Designer و KiCad دو نمونه از این نرم افزارها هستند که به طور خاص برای macOS نیز تولید و عرضه می شوند. علاوه بر این، نرم افزارهای دیگری مانند Eagle و Proteus نیز از طریق ماشین مجازی یا شبیه ساز سیستم عامل بر روی این سیستم عامل قابل اجرا هستند.

  • نرم افزار طراحی برد برای سیستم عامل موبایل

با رشد روز افزون تکنولوژی و تمایل به استفاده از ابزارهای قابل حمل، نرم افزارهای طراحی برد برای سیستم عامل های موبایلی نیز ارائه شده اند. برای مثال، Fritzing و PCB Droid از جمله این نرم افزارها هستند که به کاربران امکان می دهند تا با استفاده از تبلت یا گوشی هوشمند خود، به طراحی بردهای مدار چاپی بپردازند.

نکات مهم در انتخاب نرم افزار طراحی برد مناسب

بنا به نظر متخصصان این حوزه، انتخاب نرم افزار مناسب برای طراحی برد الکترونیک، تاثیری فوق العاده مهم و انکار ناپذیر در موفقیت پروژه و تضمین کارایی محصول نهایی ایفا می کند. از طرفی، با توجه به تنوع نرم افزارهای موجود در بازار که در بخش های قبلی به آن ها اشاره کردیم، انتخاب نرم افزار یکسان و منحصر به فردی که برای همه پروژه ها ایده آل باشد، امری دشوار است. به همین دلیل، طراحان باید با در نظر گرفتن معیارها و نکات مختلف، نرم افزاری را انتخاب کنند که به بهترین نحو نیازهای آن ها و پروژه پیش روی شان را برآورده سازد.

به منظور آشنایی بیشتر؛ برخی از مهم ترین معیارها و نکاتی که باید در انتخاب نرم افزارهای طراحی برد الکترونیک در نظر گرفته شوند؛ در جدول زیر آورده شده است:

معیار انتخاب نرم افزار طراحی برد توضیحات بیشتر
قابلیت ها باید از تمامی قابلیت های مورد نیاز برای طراحی بردهای الکترونیک خاص پروژه شما، مانند شبیه سازی مدار، آنالیز سیگنال، طراحی PCB چند لایه و … برخوردار باشد.
کاربری رابط کاربری نرم افزار باید بصری و کاربر پسند باشد تا فرایند طراحی را تسهیل کند. به علاوه، نرم افزار باید دارای آموزش های جامع و راهنمای کاربر باشد تا طراحان مبتدی، نیمه حرفه ای و حرفه ای، همگی بتوانند به سرعت از آن استفاده کنند.
قیمت قیمت نرم افزارهای طراحی برد الکترونیک به طور قابل توجهی در نقاط مختلف جهان متفاوت است. طراحان باید با توجه به بودجه پروژه و امکانات مالی خود، نرم افزاری را انتخاب کنند که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.
پشتیبانی شرکت سازنده نرم افزار باید از خدمات پشتیبانی فنی مناسب و پاسخ گویی به سوالات کاربران برخوردار باشد تا در صورت بروز مشکل، طراحان بتوانند به راحتی از خدمات پشتیبانی استفاده کنند.
تجربه کاربران درست مانند فرایند انتخاب و تهیه هر محصول دیگری، مطالعه نظرات و تجربیات سایر کاربران در مورد نرم افزارهای مختلف می تواند به طراحان در انتخاب نرم افزار مناسب کمک کند.
قابلیت ارتقا باید قابلیت ارتقا به نسخه های جدیدتر را داشته باشد تا طراحان بتوانند از جدیدترین امکانات و به روز رسانی ها بهره مند شوند.
سازگاری با سایر ابزارها لازم است تا با دیگر ابزارهای مورد استفاده در فرایند طراحی، مانند نرم افزارهای شبیه سازی و تحلیل، سازگار باشد.
امنیت باید از نظر امنیتی قابل اعتماد باشد و از اطلاعات طراحی شده توسط طراحان و داده های محرمانه مربوط به پروژه ها به خوبی محافظت کند.

علاوه بر معیارهای فوق، طراحان باید در هنگام انتخاب نرم افزار، نیازها و ترجیحات شخصی خود را نیز در نظر بگیرند. به عنوان مثال، برخی از طراحان ممکن است ترجیح دهند از نرم افزاری با رابط کاربری گرافیکی استفاده کنند، در حالی که برخی دیگر ممکن است به استفاده از نرم افزاری با خط فرمان عادت داشته باشند. در نهایت، بهترین راه برای انتخاب نرم افزار مناسب، ارزیابی نسخه های آزمایشی نرم افزارهای مختلف و مقایسه آن ها با یکدیگر و کسب تجربه در زمینه بکارگیری برنامه های متنوع است.

 

دوره های پرطرفدار دپارتمان الکترونیک و برد

نظر خود را با دیگران به اشتراک بزارید!

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مشاهده نظرات هنوز نظری ثبت نشده است.
phone icon 021-91009433 / 09058520960