Vítejte, dnes je
středa
25.
prosinec 2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky 
Tento článek o programech pro návrh DPS nahrazuje původní přehled, který byl publikován v časopisu DPS č. 6/2013. I když se celková situace na trhu s návrhovými programy ve světě začátkem roku 2018 nijak dramaticky nezměnila, přeci jenom k určitým změnám došlo – některé programy změnily majitele, několik nových přibylo a objevily se i nové trendy v jejich licencování. (Poznámka: tento článek nepředstavuje úplný přehled všech dostupných programů ve světě ani jejich hodnocení.)
Co se týká našich zemí, žádný nový program se zde viditelně neprosadil. Největší změnou je skutečnost, že programy PADS a Xpedition (Mentor Graphics) a program EAGLE (CadSoft Computer) mají nové majitele. Firma Mentor Graphics byla již koncem roku 2016 převzata společností Siemens a stala se součástí její PLM divize pod novým označením: Mentor, a Siemens Business. U nás velmi oblíbený program EAGLE změnil v průběhu několika posledních let majitele hned dvakrát, když jeho výrobce, německou firmu CadSoft Computer, koupil nejdříve distributor součástek Premier Farnell a potom společnost Autodesk.
Mezi lokálně aktivně nabízené programy patří i nadále především software střední třídy OrCAD, Altium Designer a PADS doplněný o high-end systémy Xpedition a Allegro. I když má u nás program EAGLE mnoho uživatelů, není již možné ho zakoupit u lokálních distributorů, ale pouze přes web společnosti Autodesk, která ho navíc nabízí pouze formou časově omezeného pronájmu.
Programy CADSTAR a CR8000 (CR5000) japonské společnosti Zuken jsou u nás také používány, ale jsou zřejmě dodávány hlavně z Německa, kde je hlavní distributor pro Evropu.
Z levnějších programů je stále používán český program Formica, který zůstává i nadále k dispozici, i když s minimálním marketingovým záběrem.
Z programů, které je možné získat zdarma, je u nás asi nejvíce rozšířený program KiCAD, který běží pod GNU/GPL licencí.
Japonský program Quadcept byl již stručně popsán v časopisu DPS č. 1/2016. Jedná se o moderní program s celou řadou pěkných možností, ve kterém lze pracovat z jakéhokoliv počítače, protože běží na cloudu. Cena za jeho roční pronájem činí zhruba 30 tisíc Kč.
Zcela nový program PADS Professional od společnosti Mentor, a Siemens Business vyplňuje výkonnostně i cenově prostor mezi klasickým návrhovým systémem PADS a high-end systémem Xpedition, od kterého také převzal některé pokročilé možnosti návrhu.
Příkladem snahy o integrování návrhu mechanických, elektrických a elektronických částí do jednoho návrhového systému je program Solidworks PCB. Návrh desek je založen na softwaru Altium Designer, který běží v prostředí 3D MCAD programu Solidworks. Tento trend těsné návaznosti různých návrhových systémů je ostatně důvodem, proč firma Autodesk koupila program EAGLE a firma Siemens společnost Mentor Graphics.
Tento přehled je také doplněn o program EDWin v kategorii Low-cost softwaru. Nejvíce novinek je v kategorii programů zdarma, ať už těch, které nejsou na nic vázány (PCBweb, CircuitMaker) nebo těch navazujících na výrobu desek (PCB Artist, ExpressPCB, EasyEDA) či běžících pod GNU/GPL licencí (Pad2Pad).
Obr. 1 Návrhový systém Allegro
V této skupině jsou programy s nejvyšším výkonem určené pro návrh komplexních desek. Tato kvalita se odráží v ceně systému, náročnosti na zaškolení uživatele i v jeho složitosti (už při instalaci). Používají je většinou velké, nadnárodní společnosti, ale v posledních letech např. i firmy, které navrhují desky na zakázku. Jejich cena začíná na zhruba 500 tis. Kč a jde často i přes 1 milion.
Zde by bylo dobré zmínit dva návrhové systémy, které byly lídrem této skupiny více než dvě desetiletí a jsou některými uživateli ještě stále používány, i když oficiálně o nich již nejsou k dispozici žádné informace. Jedná se o program BoardStation od Mentor Graphics a systém SuperMax EDA dánské firmy DDE (Dansk Data Elecktronics).
Allegro PCB Design (Cadence Design Systems, USA)
Firma Cadence je podobně jako Mentor, a Siemens Business, velká společnost, aktivní zejména v oblasti EDA softwaru pro návrh integrovaných obvodů, ale nezůstává pozadu ani v softwaru pro návrh DPS. Je dobré si připomenout, že před více než 30 lety byl jedním ze zakladatelů a pozdějším ředitelem firmy Cadence Dr. Jiří Soukup. Allegro je spolu s programem Xpedition u nás nejpoužívanějším výkonným návrhovým systémem v této kategorii.
CR8000 (Zuken, Japonsko)
Zuken, výrobce EDA softwaru, u nás není příliš známý, možná kvůli neexistujícímu lokálnímu distributorovi, i když celosvětově je jedním z jeho největších dodavatelů. Návrhovými systémy se začal zabývat v polovině 90. let, kdy koupil průkopníka ve vývoji EDA softwaru – anglickou firmu Redac-Recal s jejími programy CADSTAR a Visula. CR8000 je označován jako Product – Centric řešení (místo PCB – Centric), protože se snadno přizpůsobí různým požadavkům návrhu konečného produktu.
Pantheon (Intercept Technology, USA)
Firma Intercept Technology se svým programem Pantheon není u nás téměř známá, i když firma sama existuje již od roku 1983. Systém Pantheon, který je určený pro návrh DPS, hybridních obvodů, MCM a VF obvodů, je součástí balíku Intercept EDA software, které zahrnuje i editor schématu, simulační software, analýzu EMC a signálové integrity a další programy. Jeho zajímavostí je více než 35 konvertorů z jiných návrhových programů.
Xpedition Enterprise (Mentor, a Siemens Business, USA)
Původní název tohoto programu byl Expedition PCB a změny doznal také název jeho výrobce – dříve Mentor Graphics, nyní Mentor, a Siemens Business. Společnost Mentor je se svými více než 5 000 zaměstnanci kolosem mezi výrobci EDA softwaru, protože pokrývá snad všechny možné aplikace v elektronice. Její systém Xpedition Enterprise zanedlouho patrně zcela nahradí dosluhující program BoardStation. Xpedition Enterprise představuje typické profesionální high-end řešení v návrhu desky s možnostmi jako concurrent engineering (paralelní práce několika návrhářů na jedné desce), návrh několika vzájemně navazujících desek, integrovaný návrh s ohledem na potřeby výroby, virtuální prototypování atd.
Obr. 2 Software Ultiboard
S pojmem Main-Stream software přišla svého času firma PADS, když hledala vhodný výraz pro zařazení svého stejnojmenného programu na trh. Jedná se o hlavní skupinu návrhových systémů, které sice postrádají některé speciální funkce nejvyšší skupiny High-End, ale jejich výkon je velmi dobrý, plně vyhovující pro řešení návrhu většiny desek. Je poměrně jednoduché v nich pracovat a jsou také cenově dostupnější. Vedle velkých společností, které je používají jako druhotné návrhové systémy, nacházejí své uplatnění zejména v malých a středních firmách. Jsou uživatelsky přívětivé, a tak nevyžadují žádná náročná školení. Jejich cena se pohybuje řádově od několika desítek do několika stovek tisíc korun. Mezi typické představitele této kategorie programů patří zejména:
Altium Designer (Altium, Austrálie)
Altium Designer je příkladem úspěšného řešení návrhového programu, které se rychle etablovalo na našem trhu díky svému modernímu konceptu. Společnost Altium navazuje na původního výrobce – firmu Protel, která se stejnojmenným programem zahájila své tažení světem EDA softwaru již koncem 80. let minulého století.
CADSTAR (Zuken, Japonsko)
CADSTAR je jedním z nejstarších programů pro návrh desek vůbec. Jeho počátky sahají do poloviny 80. let a spolu s programy PCAD a PADS výrazně přispěl k zavedení návrhu desek na PC. Původně byl vyvinut anglickou firmou Redac-Recal, kterou později převzala společnost Zuken. Své největší popularity u nás CADSTAR dosáhl počátkem 90. let (DOS verze), v současné době již jeho obliba není taková, možná i kvůli chybějícímu lokálnímu distributorovi. S ohledem na jeho tradici se však jistě jedná o kvalitní návrhový program.
CADint PCB (CADint, Švédsko)
Švédská firma CADint byla založena v roce 1991 týmem, který se původně podílel na vývoji programu EE-Designer, jenž byl koncem 80. let ve světě velmi úspěšný. Program CADint PCB zahrnuje kreslení schématu, návrh desky a 3D prohlížeč. Jeho cena se dle konfigurace pohybuje mezi 13 až 100 tisíci korunami.
OrCAD PCB Designer (Cadance Design Systems, USA)
Systém OrCAD je bezesporu jedním z nejznámějších pojmů v oboru EDA softwaru, a to díky svému původnímu programu pro kreslení schémat z 80. let, který se rychle rozšířil po celém světě. Rozšíření o možnost návrhu desek přišlo o něco později. OrCAD byl v polovině 90. let lety koupen společností Cadence, která v té době neměla vlastní návrhový program střední třídy. Dalo by se říci, že dnešní OrCAD představuje „odlehčenou“ verzi systému Allegro.
PADS (Mentor, a Siemens Business, USA)
Návrhový systém PADS vznikl téměř ve stejné době jako programy PCAD a CADSTAR, tedy již v polovině 80. let minulého století. Jeho současným vlastníkem je firma Mentor, a Siemens Business, která potřebovala návrhový program střední třídy, který by doplnil její systémy vyšší a nejvyšší třídy, na které má program PADS nyní návaznost. Díky tomuto spojení má nyní systém PADS návaznost na další vysoce výkonné EDA programy firmy Mentor. PADS Standard je kompletní návrhový systém DPS, zatímco PADS Standard Plus zahrnuje i další moduly, zejména různé simulační nástroje.
PADS Professional (Mentor, a Siemens Business, USA)
PADS Professional je zcela nový program, který je svými možnostmi mezi programy PADS a high-end systémem Xpedition a současně zajišťuje návaznost mezi těmito programy. Od Xpedition převzal některé pokročilé funkce, např. sketch router. Tento program byl také stručně popsán v DPS č. 3 a 5/2015.
Obr. 3 Software PADS Professional
Pulsonix (Pulsonix, Velká Británie)
Pulsonix je příkladem nepříliš známého softwaru, který má přitom zřejmě velmi dobré vlastnosti (soudě alespoň podle vzrůstající obliby, kterou tento program má v sousedním Německu). Konvertuje schémata, desky i knihovny z mnoha jiných programů, má A/D simulaci s 9 typy analýz a oboustrannou interface pro napojení na různé nástroje pro návrh FPGA. Program podporuje i návrh desek s embedded součástkami a Chip-on-Board. Zajímavá je také možnost návaznosti na PLM produkty. Běží také pod Wine OS.
Quadcept (Quadcept, Japonsko)
Quadcept je moderní, pěkně udělaný program střední třídy, který pracuje v cloudu a je k dispozici formou pronájmu (měsíčně nebo ročně, cena na rok je zhruba 30 tisíc korun). Zahrnuje dva programy – Circuit Designer pro kreslení schémat a PCB Designer pro návrh desek, které lze provozovat samostatně nebo současně. Zahrnuje i 3D prohlížeč desky. Má celou řadu zajímavých možností, jako automatické pokládání spojů ve schématu nebo ruční tvarování vylitých měděných ploch. Podrobněji byl popsán v časopisu DPS č. 1/2016 (viz také na www.dps-az.cz).
Solidworks PCB (Dessault Systémes, Francie)
www.solidworks.com/sw/products/electrical-design/solidworks-pcb.htm
Návrhový systém Solidworks PCB, který je založený na programu Altium Designer, běží v prostředí 3D MCAD programu Solidworks. Je příkladem snahy o integrování návrhu mechanických, elektrických a elektronických částí v jednom systému.
Ultiboard (National Instruments, USA)
Ultiboard, původem od nizozemské společnosti Ulimate, byl ve světě velmi známým návrhovým programem již koncem 80. let minulého století. Později byl koupen firmou Electronics Workbench a následně pak převzat společností National Instruments, aby navazoval na kreslení schématu s výbornou A/D simulací Multisim.
Označení této skupiny programů může evokovat představu něčeho levného, a tudíž nepříliš dobrého, ale není tomu tak. V této skupině lze nalézt hned několik docela dobrých programů. Jejich úroveň se sice nedá porovnávat s programy uvedenými výše, ale i tak mohou mnoha návrhářům desek velmi dobře posloužit. Jejich cena se pohybuje v řádu tisíců až desetitisíců korun.
AutoTRAX DEX PCB (DEX 2020, Velká Británie)
AutoTRAX DEX PCB obsahuje kreslení schématu, návrh desky, autorouter a 3D prohlížeč. Program používá otevřený formát v podobě xml., přičemž v jedné databázi jsou jak data schématu, tak data desky. Program běží také pod Mac a Wine OS a jeho cena se pohybuje kolem 2 tisíc korun. Výrobce tohoto programu existuje již od roku 1984, takže má značné zkušenosti s vývojem EDA softwaru.
Obr. 4 Program AutoTRAX DEX PCB
DipTrace (Novarm, Ukrajina)
Podle informací z webových stránek firmy Novarm pochází tento program z Ukrajiny, znám je ale po celém světě. Zahrnuje kreslení schémat, návrh desky s autorouterem a 3D zobrazení navržené desky vč. více než 2 500 3D modelů součástek. Jeho základní knihovna součástek údajně obsahuje více než 100 tisíc komponentů. Běží také pod Mac a Wine OS.
EAGLE (Autodesk, USA)
www.autodesk.com/products/eagle
Jeden z programů, který je známý po celém světě, má své začátky již v roce 1988 v Německu. Důvody úspěchu programu EAGLE spočívají zejména v jednoduchosti ovládání, velmi dobré stabilitě programu, programovacím jazyku ULP a ve velkém množství dostupných ULP aplikací. Program má dvě verze: EAGLE Standard s jistým omezením a EAGLE Premium bez omezení. Jeho nový vlastník (firma Autodesk) dodává program prostřednictvím svého webu formou předplatného na 1 měsíc nebo na 1 či 2 roky - např. předplatné EAGLE Premium na 1 rok činí zhruba 17 tisíc korun. EAGLE běží také pod Linuxem a Mac.
Easy-PC (Number One Systems, Velká Británie)
Tento, zejména ve Velké Británii populární, systém zahrnuje kreslení schématu, návrh desky včetně autorouteru a prohlížeč Gerber dat. Má export Spice netlistu, DXF, IDF a GenCAD. Inteligentní prohlížeč Gerber souborů umožňuje zpětně vytvořit z Gerber dat desku, ze které je potom možné vytvořit i schéma.
EDWinXP (Visionics Sweden HB, Švédsko)
Výrobce programu vyvinul již v roce 1983 první EDA software CAD ABC. EDWin navazuje na původní software EE Designer, který byl kdysi ve světě velmi populární. Zahrnuje editor schématu, simulátor pro smíšené simulace, editor desky, EMC a termální simulace desky, 3D prohlížeč desky, VHDL editor atd. K dispozici je několik verzí programu vč. školní.
Formica (Ing. Petr Horský, ČR)
Formica je v současné době už jediným původním českým návrhovým systémem, který je stále v prodeji. Zahrnuje kreslení schématu a návrh desky. Mnohé jeho zajímavé funkce byly popsány i na stránkách tohoto časopisu, protože jsou unikátní i v porovnání s jinými, dražšími programy. Jeho cena se pohybuje v rozmezí 4–30 tisíc korun, k dispozici je také free verze.
McCAD (VAMP, USA)
McCAD zahrnuje kreslení schémat, simulaci (3Spice), návrh desky včetně autorouteru a Gerber prohlížeč. Je určen pro Windows a Macintosh. Jeho cena se pohybuje zhruba v rozmezí 20–70 tisíc Kč.
Osmond PCB (J. C. Chavez, Velká Británie)
Tento program pracuje na počítačích MAC. Jedná se pouze o návrh desky, netlist načítá z externích programů pro kreslení schématu. Jeho zajímavostí je možnost použít PDF soubor jako pozadí při návrhu desky. Zdarma verze je omezena na max. 700 vývodů, komerční verze nyní stojí cca 1 600 Kč.
Proteus (Labcenter Electronics, Velká Británie)
Pod názvem Proteus se skrývají vzájemně propojené programy pro kreslení schémat, smíšenou SPICE simulaci, návrh desky a 3D prohlížeč. Kreslení spojů ve schématu mezi vývody je automatické, podporuje hierarchická schémata. SPICE simulátor má kolem 6 000 modelů a 12 virtuálních přístrojů, návrh desky zahrnuje shape-based autorouter (zřejmě se jedná o autorouter Electra), pro 3D zobrazení desky lze využít 3D modelů součástek dodaných s programem nebo vytvořených uživatelem, mezi CAM výstupy nechybí ani ODB++ atd. Cena tohoto programu se podle konfigurace pohybuje mezi 6 až 48 tisíci korun.
TARGET 3001 (Ing.-Buero Friedrich, Německo)
Program obsahuje kreslení schémat, smíšenou simulaci, návrh desky s autorouterem, 3D zobrazení a návrh ovládacího panelu. Smíšený simulátor je kompatibilní s PSPICE a SPICE 3f5. Zajímavou možností programu je vytvoření grafiky pro výrobu čelního panelu frézováním. Načítá desky z programu EAGLE. Má volně šiřitelnou verzi (max. 250 vývodů a 2 vrstvy), komerční verze stojí přibližně od 1 800 do 87 tisíc Kč, včetně autorouteru Electra.
VUTRAX (Computamation Systems, Velká Británie)
Program VUTRAX u nás není příliš známý, a přitom se jedná o jeden z nejstarších návrhových systémů vůbec, protože vznikl již v roce 1981. Zahrnuje kreslení schématu, návrh desky a 3D zobrazení v podobě jednoduchého drátového modelu. Je dostupný ve verzi pro Windows a Linux. Má volnou verzi s omezenou velikostí návrhu desky, komerční verze pak stojí cca 5–26 000 Kč.
Zdá se téměř neuvěřitelné, že by software pro návrh desek plošných spojů, který je poskytován zdarma, mohl být skutečně použitelný. Přesto tomu tak z nejrůznějších důvodů skutečně je. V přehledu níže jsou uvedeny plnohodnotné programy poskytované zdarma a také programy dostupné pod licencí GNU GPL (General Public License), které jsou však zmíněny jen stručně, protože představují pro komerční použití problém. V této skupině programů lze nalézt hned několik velmi zajímavých, které svědčí o tom, že nulová cena nemusí vždy znamenat nulovou hodnotu.
CircuitMaker (Altium, Austrálie)
Program, který je odvozen od návrhového systému Altium Designer, je určen pro práci v komunitě podobně zaměřených vývojářů. Zahrnuje editor schématu i desky, 3D modelář a převodníky z různých návrhových programů. Z jeho popisu není zcela zřejmé, jaká má omezení. Lze jej použít i pro komerční účely. Běží také pod Wine OS.
DesignSpark (RS Components, Velká Británie)
Tento pěkný, moderní program, vhodný i pro komerční použití, je poskytován zdarma distributorem součástek – firmou RS Components, která do něj zabudovala velkou knihovnu součástek. Program zahrnuje dobře provedené kreslení schémat a návrh desky s 3D zobrazením. Navazuje na 3D modelování v programu DesignSpark Mechanical. Tento program získal ocenění NPI Award 2011.
EasyEDA (EasyEDA, Čína)
EasyEDA je jednodušší návrhový program, který je poskytován zdarma (nebo za měsíční pronájem, podle verze) čínskou firmou, která zajišťuje výrobu, případně i osazení desek. Zahrnuje kreslení schématu, Spice simulátor a návrh desky. Běží také pod Mac a Linuxem.
ExpressPCB (ExpressPCB, USA)
ExpressPCB je jednodušší návrhový systém odkázaný na výrobu desky pouze u výrobce tohoto programu. Z popisu na webu není možné zjistit příliš informací o možnostech programu, kromě zmínky o verzi Classic a Plus (schéma a návrh desky).
PCB123 (Sunstone Circuits, USA)
Další poměrně zdařilý program (schéma a návrh desky) překvapí svým jednoduchým ovládáním, mnohými zajímavými funkcemi a rozsáhlou knihovnou součástek. Důvodem, proč je poskytován zdarma, je skutečnost, že nemá výstupy pro výrobu – data o navržené desce je totiž potřeba poslat výrobci programu, který je současně i výrobcem desek. Tento program získal ocenění NPI Award 2010 a byl detailněji popsán v jednom z předchozích vydání tohoto časopisu (DPS č. 2/2010).
PCB Artist (Advanced Circuits, USA)
www.4pcb.com/free-pcb-layout-software
Návrhový program vlastněný známým americkým výrobcem DPS. Z popisu není jasné, jestli se navržená deska musí, nebo nemusí nechat vyrobit pouze u tohoto výrobce. Zajímavou nabídkou je DFM kontrola navržené desky (zaslaná Gerber data), a to i pro návrh z jiného programu.
PCBweb (Silicon Frameworks, USA)
Jednoduchý, trochu netypický program, který je zdarma a zahrnuje kreslení schémat i návrh desky. Zatímco v některých směrech je program velmi jednoduchý, v jiných je naopak dobře proveden (má např. DRC na kontrolu dodržení izolačních mezer desky, autorouter atd.), K dispozici je sbírka hotových projektů (schéma i deska), na které lze navázat a pokračovat v nich. Knihovny součástek od Arrow jsou na cloudu, schéma i deska na lokálním počítači. Podrobnější popis tohoto programu byl uveden v DPS č. 4/2017.
SoloPCB Designer (DownStream Technologies, USA)
SoloPCB, který zahrnuje kreslení schémat a návrh desky, je rovněž k dispozici zdarma, protože nemá vlastní výrobní výstupy. Na rozdíl od PCB123 si však uživatel může výrobce desek zvolit sám z několika pečlivě vybraných partnerských firem po celém světě (viz DPS č. 4/2013). SoloPCB připomíná jednu ze starších verzí programu OrCAD.
ZenitPCB (Stortini Mirko Bruno)
Autorem je zkušený návrhář desek, který sám používá Expedition PCB a CADSTAR, rád ale programuje a sdílí svoje výsledky. Zenith PCB má kreslení schémat, návrh desky bez autorouteru a prohlížeč Gerber dat. Je záměrně omezen na max. 800 vývodů, aby nemohl být příliš používán komerčně, protože je jinak zřejmě velmi dobrý (má on-line DRC, vypočítává šířku plošného spoje v závislosti na intenzitě proudu, má i export do IDF pro 3D zobrazení atd.). Nakonec už pohled na obr. 5 dává tušit, že se zřejmě jedná o pečlivě propracovaný program.
Obr. 5 Kreslení schémat a návrh desky zdarma - Zenith PCB
Do skupiny těchto programů patří např. KiCAD (KiCad Developers Team, www.kicad-pcb.org), který byl stručně popsán v DPS č. 5/2013. Zahrnuje kreslení schémat, návrh desky a prohlížeč Gerber dat. Běží také pod Linuxem a Mac OS. Dalším programem je FreePCB (Allan Wright, www.freepcb.com), který umožňuje pouze návrh desky, zřejmě se ale dále nerozvíjí, protože aktualizace webové stránky proběhla naposledy v roce 2011. V časopise DPS č. 3/2011 byly popsány také programy gEDA (www.gpleda.org/index.html), které běží i pod Mac a Linux OS. Pro amatérské použití je pak určen program Layo1 PCB (www.baas.nl/layo1pcb/uk/downloads.htm). Program Pad2Pad (www.pad2pad.com) pak umožňuje návrh desky za podmínky, že deska bude vyrobena výhradně u výrobce tohoto programu.
(mklauz) @dps-az.cz
