Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Proiectarea asistată în electronică

23 Aprilie 2026



Deși EDA (Electronic Design Automation) este un subdomeniul al Proiectării Asistate de Calculator (de aceea uneori mai este referit și sub acronimul ECAD), el are așa de puține în comun cu celelalte subdomenii din Computer-Aided Design încât poate fi considerat un domeniu IT de-sine-stătător.

Proiectarea de produse electronice este foarte diferită de proiectarea majorității celorlalte produse tehnice. Conceperea de automobile, de mașini de spălat, de strunguri, de avioane, de vapoare, dar și proiectarea de clădiri, drumuri, poduri, rețele edilitare, se bazează esențialmente pe desen tehnic (pe reprezentări grafice foarte detaliate și foarte conforme unor reguli/standarde tehnice), ceea ce nu este fundamental în electronică. Altfel spus, și dintr-o perspectivă mai abstractă/filosofică, în cazul produselor umane menționate funcționalitatea înseamnă în primul rând structuralitate materială, pe când schemele electronice exploatează, în diverse agregări și combinări, anumite efecte ale electricității (prin deplasarea/acumularea electronilor, care determină curent electric sau tensiune electrică). Construcția de mașini, arhitectura și ingineriile civile exploatează în principal proprietățile fizico-mecanice ale materiei (formă, rigiditate, ș.a.), și de aceea aplicațiile CAD specifice lor au multe în comun. De partea cealaltă, circuitele electronice – care pot avea o multitudine de scopuri/funcții – se alcătuiesc din mai multe piese discrete (piese foarte specifice și cu proprietăți/comportamente diverse), iar funcționalitatea lor depinde în esență de felul în care sunt combinate și planificate orchestral piesele electronice din componență.
Astăzi ubicuitatea electronicii este evidentă (rare fiind produsele/realizările umane unde electronica să lipsească) iar evoluția acestei ramuri tehnico-științifice (acoperind un secol și ceva) a condus la o cunoaștere avansată, care acum beneficiază în mod firesc și evoluat de asistența informaticii. Dar, înainte de a încerca să vedem cum ajută aplicațiile software EDA la conceperea și la realizarea de produse electronice, vă propun să (re)iterăm un pic conceptele domeniului.
• Exemple de produse electronice: muzicale/acustice/video (radio-receptoare; amplificatoare; magnetofoane; player-e de muzică; instrumente muzicale de sinteză electronică; procesatoare de sunet; televizoare; player-e video; camere foto); informatice și de telecomunicații (calculatoare, telefoane, imprimante, scannere, router-e, receptoare GPS, etc); medicale (dispozitive pentru imagistică; dispozitive pentru diagnosticare; dispozitive pentru monitorizare); industriale (aparate de măsură și control; generatoare de semnal; circuite de automatizare; etc), ș.a.m.d..
• Exemple de piese electronice: rezistența/rezistorul (opune o anume rezistență la trecerea curentului, stabilind astfel debitul de electroni prin ramura sa de circuit); condensatorul (acumulează sarcină electrică); bobina (creează un câmp magnetic când este parcursă de curent, sau creează curent electric dacă în apropiere se manifestă vreun câmp magnetic); dioda (permite trecerea curentului doar într-un sens al ramurii de circuit); tranzistorul (amplifică un semnal electric, sau doar permite la nevoie trecerea unui semnal electric); tiristorul (permite trecerea periodică a unui semnal electric pentru un timp controlat); ș.a.m.d.. Prin anii 1958-1960 s-a definit și circuitul integrat, care este un conglomerat dens (și încapsulat) de piese electronice de soiul celor de mai sus, și având o funcție bine definită. (Apropo, prin anii 1980 apăreau și circuitele integrate de tip FPGA și PDA, a căror funcție nu era complet prestabilită, ci se putea defini la utilizare, de către cel care realiza circuitul electronic final.)
• Producători consacrați de aplicații EDA: Ansys, Cadence/OrCAD, Mentor Graphics, Siemens EDA, SpringSoft, Synopsys, Zuken, etc.

Asistența IT
La stabilirea destinației produsului electronic proiectat, factorul uman este (deocamdată) cel care controlează totul, indiferent că schema incipentă este creionată pe hârtie sau folosind vreo aplicație software. Însă apoi aplicația EDA devine esențială: ea are memorate (în biblioteci specifice) modelele pentru mai toate piesele electronice necesare proiectării, cu mențiunea că respectivele componente virtuale/digitale sunt modelate atât (1) din perspectivă dimensională (formă, dimensiuni), cât și (2) din perspectivă comportamentală (a caracteristicii parametrice de funcționare electronică). Prin analogie cu lumea vie, am putea spune că modelarea se referă atât la anatomo-morfologie cât și la fiziologie. Și iată că am obținut o primă reliefare distinctivă (1 și 2).
Primele aplicații EDA (începând de prin anii 1960-1970) nu-și permiteau să acopere simultan ambele aspecte (fiind o complexitate/dificultate mult prea mare pentru posibilitățile hardware), așa că mult timp au fost create aplicații (sau module) software distincte: unele (1) pentru definirea compoziției grafice a circuitului imprimat (PCB – Printed Circuit Board), adică pentru designul plăcii pe care urmau să se lipească piesele electronice reale, și altele (2) pentru simularea funcționării circuitului proiectat (și inclusiv pentru proiectarea de circuite integrate, pentru care apărea conceptul acronimic SPICE - Simulation Program with Integrated-Circuit Emphasis).
Pentru proiectarea plăcii de circuit (referită uzual ca PCB layout) utilizatorul aplicației EDA pornește de la schema electronică a circuitului, pe care o va alcătui folosind simboluri de piese/componente din biblioteca software-ului. (Din perspectiva unui flux normal de creare a unui produs, firesc ar fi ca informatica să asiste mai întâi la conceperea completă a schemei, și doar apoi să urmeze partea de pregătire a fabricației, dar în cazul electronicii uneori conceptul schemei vine din afara aplicației PCB-design.) După ce a desenat schema electronică, utilizatorul demarează procesul de creare a schiței pentru viitorul circuit imprimat, pentru care software-ul propune rapid un PCB layout incipient, asupra căruia utilizatorul poate interveni, ajustându-l după diverse cerințe (de gabarit, de rezistență mecanică, de evitare a interferențelor electrostatice sau electromagnetice, de minimizare a consumului de energie). De altfel, însăși aplicația EDA poate angaja astfel de reguli de particularizare a design-ului.
Pentru că software-ul conține în bibliotecile sale date despre poziția terminalelor și despre dimensiunile pieselor electronice folosite în schemă (footprint-ul pieselor), el va "popula" desenul plăcii de circuit imprimant cu contururile și cu conectorii exacți ai tuturor pieselor, și o va face asumând implicit folosirea cât mai economică a suprafeței PCB (adică o minimizare a dimensiunilor plăcii), și totul – desigur – fără a afecta conexiunile dintre piese: adică având permanent grijă de toate traseele de cupru care se vor materializa ulterior pe placă.



Am vorbit mai întâi despre procesul de transpunere a schemei electronice în schița circuitului imprimant (1) deoarece este mai ușor de înțeles. Însă există și (2) aplicații/module software care se pot folosi în chiar faza de concepere a schemei electronice, pentru analiză și validare, și la care esențială este biblioteca de simboluri și de comportamente ale pieselor. Desigur, și aici operația de bază este definirea conexiunilor dintre piesele electronice. Astfel, software-ul EDA îl asistă pe utilizator în desenarea schemei pentru circuitul electronic pe care acesta îl vizează: avem deci un editor grafic unde putem insera simbolurile de piese preluate din bibliotecă și pe care le vom uni conform intenției de proiectare. Apoi, pentru a pregăti faza de simulare și de verificare virtuală a circuitului, utilizatorul va defini atât semnalele de intrare cât și o serie de puncte de control în schemă: puncte în care aplicația va monitoriza (afișând numeric sau grafic) mărimile electrice dorite (tensiuni, curenți, frecvențe, forme de semnal, etc) atunci când se va demara procesul de simulare efectivă. (Este ca și când electronistul-depanator ar folosi aparatul de măsură sau osciloscopul pentru a diagnostica circuitul.) Dacă la simularea efectivă, anumite mărimi electrice se vor dovedi neconforme intenției, aplicația îl poate ajuta pe utilizator să corecteze proiectul schemei electronice, ceea ce se poate realiza inclusiv prin modificarea parametrică a unor piese din circuit. (Observăm că totuși utilizatorul trebuie să fie destul de competent în electronică pentru a parcurge această etapă.) Dacă însă mărimile electrice monitorizate în acele puncte cheie ale circuitului conceput evoluează în limitele așteptate, atunci utilizatorul poate valida conceptul (ca fiind conform cu scopul/obiectivul vizat), sau poate începe un proces suplimentar de optimizare a proiectului după diferite criterii speciale.


Aceste două procese, descrise aici cât mai accesibil, sunt baza conceptului EDA. Însă în realitatea industriei electronice există și alte genuri de procese, precum și alte tipuri de circuite (ASIC, RFIC, MMIC; magneto-electronice; opto-electronice; siguranță auto; etc), la care informatica poate ajuta. (Aici observăm și că n-am spus nimic despre distincția dintre electronica numerică/digitală și cea analogică.)
Dintr-o perspectivă sistemică/cibernetică, se poate spune că aplicația software EDA este de fapt un sistem expert (întrucât gestionează informații interconectabile și reguli pentru agregarea lor), adică un precursor de inteligență artificială. Deci probabil că în viitorul apropiat oamenii vor crea (pornind de la experiența acumulată în domeniu) o asistență EDA de tip IA care va prelua inclusiv chestiunea/procesul de concepere a schemei funcționale a viitorului produs electronic pornind de la cerințe exprimate la nivelul limbajului natural (deși asta va însemna o externalizare a competenței).



Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite