¿Cuál es el mejor programa de diseño de PCBs?

¿Cuál es el mejor programa de diseño de PCBs?

Hay muchos programas de diseño de PCB disponibles en el mercado, también denominados software EDA (por sus siglas en inglés, Electronic Design Automation). La elección de uno u otro puede depender de las necesidades de diseño de la placa de circuito impreso que tenga el diseñador y el precio que pueda o quiera gastar. La elección también puede depender de si el diseñador está trabajando como aficionado, independiente o si está involucrado en una gran empresa. En el último caso, a veces el diseñador no tiene ninguna  alternativa ya que el software que tiene que usar es el que usan todos los miembros de la empresa.

Las siguientes declaraciones se proporcionan principalmente para diseñadores independientes, para empresas que están comenzando a trabajar con el software de diseño de placas de circuito impreso o para estas empresas que desean mejorar sus capacidades de diseño/fabricación mejorando el software que están utilizando en este momento o que quieren ahorrar dinero con respecto a la alternativa actual que están utilizando hoy en día.

Por otro lado, debe considerarse que una vez que las personas se han familiarizado con el uso de un software, es complicado ver que otra alternativa es mejor debido a la curva de aprendizaje que tienen con el software actual que están usando. Solo cuando necesitan capacidades adicionales, que no tienen en el software actual, realmente pueden buscar un cambio, pero cuando está utilizando una herramienta poderosa es complicado cambiar a una nueva, ya que sabe cómo trabajar con su herramienta actual y el esfuerzo requerido que supone cambiar a uno nuevo es complicado de asimilar.

Las herramientas de software de diseño que se analizarán y compararán son Altium Designer, Autodesk Eagle, KiCad, Mentor Graphics Pads, Cadence OrCad y DipTrace. También se analizará al final una herramienta online como Easy EDA como otra alternativa. Hay muchas más alternativas en el mercado, pero las seleccionadas cubren las más sencillas de las que son gratis y las más poderosas utilizadas por las grandes empresas.

En primer lugar, se muestra una breve comparación de todo el software de diseño de PCB descrito para tener una vista rápida de todas las herramientas. Posteriormente se realiza una descripción de cada diseño de software de PCB y finalmente se realiza una conclusión.

Descripción del software de diseño de PCB

A continuación se detalla una descripción completa de cada software de diseño de PCB que muestra las características principales y las principales ventajas e inconvenientes.

DipTrace (https://diptrace.com)

DipTrace es un software de diseño de placa de circuito impreso en el que lo principal es que es muy fácil de usar y muy intuitivo para diseños simples y es muy barato, incluso con versiones gratuitas disponibles. Entonces, es ideal para las personas que no necesitan diseños complejos, diseñadores de PCB simples o personas que lo usarían para sus pasatiempos como los operadores de radio aficionados. Pero, para los principales profesionales de diseño de PCBs, este software no tiene las capacidades para hacer los diseños optimizados.

También puede ser muy interesante para propósitos universitarios en los que los profesores pueden enseñar a los estudiantes cómo diseñar sus primeras PCBs y cuáles son las reglas básicas al diseñar PCBs. Este software es muy intuitivo y las opciones principales son muy fáciles de seguir.

Las características principales son capas de 2 a 4 capas con orificios pasantes y huellas de componentes de montaje en superficie. Es muy fácil aprender todos los pasos necesarios, pero el esquema/diseño final que finalmente puede obtener es muy limitado en comparación con otras alternativas de software de diseño de PCBs.

Tiene diferentes versiones, una de ellas es completamente gratuita, pero solo está disponible para placas de 2 capas, y con pines de conexión limitados, es muy bueno comenzar y decidir si es necesario comprar la versión ilimitada (en la que hay un precio a pagar) para poder trabajar con placas de múltiples capas y pines ilimitados o si se necesita un software más completo y poderoso para tus propósitos.

A continuación se muestran las principales características de DipTrace:

• Tiene una captura del esquema con componentes que están vinculados a una biblioteca. Esta biblioteca de forma predeterminada tiene algunos componentes, incluidas sus huellas, pero se pueden añadir nuevos componentes.
• Se pueden importar y exportar diferentes tipos de formatos para poder interactuar con otros programas EDA.
• Se incluye una verificación de la regla eléctrica para poder verificar que no haya fallas en el diseño y para reducir las opciones de tener que volver a fabricar la PCB debido a fallas en el diseño.
• Tiene un diseño de PCB también vinculado a la biblioteca y el esquema que incluye un enrutador automático para interconectar fácilmente todos los componentes. Es posible generar el diseño desde el esquema o crear el diseño directamente desde la biblioteca en el editor de diseño de PCB.
• Tiene un buen soporte y algunos tutoriales están disponibles para aprender cómo usar y cómo aprender cosas nuevas. Además, hay foros disponibles donde puedes consultar las preguntas/respuestas anteriores de otras personas y donde puedes hacer tus propias preguntas.

Ventajas

Las principales ventajas son que es muy fácil de usar y aprender todas las características que tiene y también el precio, incluso con versiones gratuitas.

Inconvenientes

El principal inconveniente es que está orientado para el diseño simple de PCBs y si necesitas PCBs más complejas, este software no será suficiente.

KiCad (http://kicad-pcb.org/)

KiCad es otro software de diseño de placas de circuito impreso muy útil para los principiantes, para gente que no necesita diseños complejos de PCBs o para gente cuya afición es el diseño y la fabricación de PCBs.

Lo mejor de este software es que es completamente gratuito y lo mantienen voluntarios, usuarios y contribuyentes que donan dinero para mantener este proyecto en pie. Esto es muy útil para compañías muy pequeñas que requieren diseñar y fabricar PCBs no muy complicadas, ya que no tienen que gastar dinero en este software.

A pesar de que es un software libre, está en continuo desarrollo para mejorar sus características y ofrecer buenas soluciones. Otra cosa muy interesante es que existen versiones para diferentes plataformas, no solo para Windows, como muchos de los programas de diseño de PCBs disponibles, sino también para Linux o Mac OS.

Es muy utilizado por gente que viene de otras opciones más caras con un entorno similar (como Eagle debido a algunas similitudes en la interfaz).

Las principales características de este software de diseño de PCBs se detallan a continuación:

• Tiene un esquema y un diseño en el que el usuario puede colocar los componentes y estos componentes se pueden mover fácilmente del esquema al diseño y viceversa.
• Hay una verificación de reglas disponible para verificar que el diseño es correcto y para verificar que todas las reglas que requerirá el fabricante de las PCBs se cumplan.
• Hay una extensa biblioteca disponible creada por los usuarios con componentes y sus huellas, símbolos y modelos 3D. Está en continuo desarrollo, agregando nuevos componentes y mejorando los ya creados.
• Tiene muchas teclas de acceso rápido, también configurables, que permiten al usuario un diseño muy rápido y optimizado una vez que el usuario está familiarizado con el software, aunque un poco complicado al principio.

Ventajas

Las principales ventajas son que este software es completamente gratuito y está en continua evolución para mejorar sus características.

Inconvenientes

El principal inconveniente de este software es que puede ser utilizado por principiantes debido al coste 0, su uso, no es muy intuitivo y el tiempo requerido para aprender a usarlo y cómo obtener toda la potencia del software necesita un gran esfuerzo. Por esta razón, algunas personas prefieren otras opciones sin coste.

Autodesk Eagle (https://www.autodesk.com/education/free-software/eagle)

Eagle es un software de diseño de PCBs más completo que los anteriores, pero también más caro. En cualquier caso, es una solución de bajo coste en comparación con otras opciones en el mercado. Eagle también proporciona una manera fácil de diseñar tus PCBs y es uno de los programas EDA más populares disponibles en el mercado.

Las principales características se describen a continuación:

• Al igual que otros programas CAD, consiste en editores de esquemas y diseños en los que puedes añadir componentes, huellas, etc. para construir tu diseño.
• En el editor de esquemas, podrás seleccionar todos los componentes de la biblioteca existente y tendrás una verificación de la regla eléctrica para verificar que todas las conexiones estén bien. Fácilmente puedes generar el diseño a partir del esquema diseñado y también verificar que tu diseño cumpla con las reglas eléctricas que debes proporcionar a la empresa fabricante de PCBs.
• El esquema y el diseño se sincronizan correctamente, de modo que si cambias algo en el esquema/diseño, se realizarán los mismos cambios en el diseño/esquema.
• El esquema se puede organizar correctamente gracias a la jerarquización que permite el software.
• El editor de diseño le permite al usuario exportar los archivos en diferentes formatos posibles dependiendo de la empresa que fabricará sus PCBs (gerber, dxf, etc.).
• Cuenta con foros y comunidades en línea en las que discutir o preguntar acerca de cómo resolver sus problemas. Además, algunos vídeotutoriales se pueden encontrar en Youtube.
• Tiene muchas bibliotecas existentes, por lo que puedes usarlo sin la necesidad de crear el componente, por ejemplo, tienen todas las bibliotecas necesarias para Arduino, Raspberry Pi o BeagleBone.
• Si los componentes aún no están creados, puedes usar el editor para crear tus componentes y las huellas correspondientes.
• En comparación con otro software de CAD, la interfaz no es tan buena.
• Se basa en un programa central con diferentes opciones, puedes pagar el coste mínimo para el programa principal y agregar las opciones que necesitarás con costes adicionales. Lo bueno es que pagarás por las herramientas que necesitarás e incluso si pagas por todas las opciones, el coste total es bajo en comparación con otro software disponible en el mercado y con capacidades similares.
• Debido a sus capacidades y precio, puede considerarse una herramienta intermedia entre las que son gratuitas y/o fáciles de usar, como DipTrace o KiCad, y las más poderosas y caras como OrCAD, Mentor Graphics Pads o Altium Designer.

Ventajas

Tiene una muy buena relación precio/capacidades.

Inconvenientes

Un inconveniente de este software es que la curva de aprendizaje es muy baja, ya que este software no es demasiado intuitivo y la interfaz no es demasiado buena en comparación con otras alternativas.

Cadence OrCAD (https://www.orcad.com/)

OrCAD también tiene diferentes versiones dependiendo de las opciones disponibles que necesites. La versión Lite es gratuita y permite al usuario trabajar con el software con algunas de las funciones. Esto es muy interesante para los aficionados, principiantes o para las personas que desean experimentar con el software CAD antes de comprar el producto. Además, una vez que hayas instalado la versión Lite es muy fácil de actualizar a versiones con opciones y capacidades más potentes.

Las principales características se exponen a continuación:

• Como el software de diseño de PCBs descrito anteriormente, tiene editores de esquemas y diseños muy bien relacionados entre ellos y en los que los componentes se pueden seleccionar fácilmente de una biblioteca que incluye muchos componentes con sus huellas correspondientes y, si no, se pueden crear fácilmente por el usuario.
• Además, tiene una ventaja con respecto al software descrito anteriormente que son los complementos de PSpice que permiten al usuario ejecutar simulaciones de circuitos, de modo que puedes realizar, tanto las simulaciones como el diseño de circuitos con el mismo programa CAD. Estas simulaciones están muy enfocadas para hardware digital y de CC, pero muy limitadas para la frecuencia de RF.
• Es más complicado de aprender que otros programas de diseño de PCB anteriores, pero las capacidades son mayores.
• Hay suficientes tutoriales en la página web y en Youtube, foros e incluso cursos sobre cómo utilizar este software.
• Tiene una muy buena herramienta de software de enrutamiento automático (SPECCTRA) para hacer un diseño rápido del esquema, pero siempre hay que tener en cuenta que tendrás que revisar todo y que no obtendrás el diseño optimizado con este tipo de herramienta.

Ventajas

Es una de las opciones más poderosas del mercado a un coste relativamente bajo en comparación con sus competidores.

Tiene la posibilidad de ejecutar simulaciones de circuitos para verificar que no solo tu PCB tenga un diseño bien diseñado, sino que también al ensamblar tu PCB los resultados estarán de acuerdo con tus expectativas.

Inconvenientes

Un inconveniente de este software de diseño de PCB es que cada característica se divide en diferentes aplicaciones, no está todo integrado como en otro software de CAD y, en este caso, es más complejo aprender a optimizar los procesos, incluso cuando se trabaja con placas sencillas.

Mentor Graphics Pads (https://www.mentor.com/pcb/pads)

Mentor Graphics Pads tiene diferentes versiones dependiendo de las opciones que necesitarás, y la versión estándar tiene las capacidades suficientes para hacer placas típicas e incluso complejas. En cualquier caso, tiene más capacidades que el software anterior y también el coste es más caro, incluso para la versión más estándar.

Las principales características de este software de diseño de PCBs son:

• Contiene editores de esquemas y diseños que permiten hacer el diseño de la PCB en ambos añadiendo componentes existentes en una biblioteca. Además, estos componentes se pueden crear con los editores correspondientes. Tanto el esquema como el diseño están relacionados, en caso de que el usuario modifique algo en uno de ellos, también se modifique en el otro.
• Las reglas de verificación de diseño, por supuesto, están integradas para verificar que todo en el diseño sea correcto.
• Tiene la posibilidad de importar o exportar archivos en diferentes formatos para enviar el diseño a los fabricantes de PCBs o intercambiar archivos con otro software CAD como OrCAD o Altium. Esto es muy importante para los usuarios o las empresas si utilizaron en el pasado cualquier otro software. De esta forma, pueden importar proyectos antiguos en Pads.
• Tiene la posibilidad de importar y exportar archivos STEP. Esto es muy útil para intercambiar información con software mecánico 3D como Solidworks o Autocad cuando es muy importante, no solo los archivos 2D sino también los 3D, para ver si todo encaja en las cajas en las que se colocará la PCB final fabricada y ensamblada.
• Al igual que OrCAD, tiene herramientas de simulación de RF y microondas pero más poderosas que las PSpice de OrCAD.
• Es posible colocar las vías automáticamente, de una manera más rápida que en otros programas de CAD, lo que te ayuda a ahorrar tiempo en tus diseños y tiene la posibilidad de importar diferentes formas extrañas de trazas, más típicas de los diseños de RF que en los diseños de PCB de CC/digital.
• Todas las características anteriores están integradas en la versión estándar.
• Existen otras versiones con más opciones como la Edición Plus Standard y la Edición Profesional que incluyen otras características para diseños diferenciales (cuando se trabaja con líneas acopladas en lugar de líneas simples), herramientas avanzadas de simulación de RF, capacidades de diseño de FPGA, etc.
• Hay tutoriales en la página web y también puedes encontrar muchos tutoriales en video en Youtube.

Ventajas

Es una herramienta muy poderosa y ha integrado una muy buena simulación de circuitos eléctricos, el mejor de todos los programas analizados, no solo para DC o diseños digitales sino también para diseños de RF.

Inconvenientes

El principal inconveniente de este software con respecto a otro software de diseño de PCB es que el coste es mayor y también la curva de aprendizaje es mucho más lenta y el tiempo requerido para saber cómo usar correctamente el programa es mucho mayor.

Altium Designer (https://www.altium.com)

Altium Designer puede considerarse en este momento como el software de diseño de PCBs más popular para los profesionales y en la industria, aunque quizás no sea el programa más poderoso, ya que, por ejemplo, las herramientas de simulación de circuitos o las características de diseño de FPGA no son tan buenas como las de otros programas de CAD. Pero, por otro lado, el potente software CAD es quizás el más amigable para el usuario y la curva de aprendizaje es más rápida que otras. El editor de diseño se considera el mejor, con diferencia, y esto optimiza el esfuerzo para hacer el diseño final requerido para fabricar la PCB. Ahorrar este tiempo implica un ahorro de dinero para la empresa.

Las principales características de este software se detallan a continuación:

• Tiene un editor de esquemático muy similar a otro software de CAD y un editor de diseño que puede considerarse el mejor de todos los programas de diseño de placas de circuito impreso.
• Tiene la posibilidad de tener diferentes versiones de cada proyecto con documentos para cada versión, tanto para los editores de esquemas como de diseño, lo que facilita la gestión de proyectos complejos y permite al usuario saber cuáles son los cambios de versión a versión.
• Tiene una gran biblioteca con componentes y huellas correspondientes y, si los componentes aún no están creados, es fácil crearlos a partir de componentes existentes y solo modificar lo que sea necesario.
• Es posible tener licencias flotantes y la biblioteca en un servidor para que todos los usuarios de la empresa puedan acceder a esta biblioteca para seleccionar los componentes correspondientes y agregar nuevos a la biblioteca existente para que todos los usuarios puedan usarlos.
• Es fácil encontrar muy rápidamente los componentes que estás buscando con las opciones de filtrado incluidas y fácil de reemplazar o eliminar estos componentes.
• Es muy fácil crear nuevas reglas de diseño para verificar que tu diseño sea válido para los fabricantes de PCBs.
• Tiene las opciones para generar o importar diferentes formatos de archivo para fabricar o intercambiar información con otro software de CAD 2D como OrCAD o Pads o con software de CAD 3D como Solidworks o Autocad.
• Se pueden utilizar varias teclas de acceso rápido para optimizar el tiempo para el diseño.
• Como cualquier otro software de CAD, tienen un enrutador automático que te ayudará a ahorrar tiempo, pero no te dará el diseño optimizado.
• Está en constante desarrollo para mejorar las características de diseño.
• Hay tutoriales en la página web y también puedes encontrar muchos tutoriales en video en Youtube.

Ventajas

En este momento, ya que es un software muy usado, está en constante evolución y mejora. Tiene el mejor editor de diseño en el mercado, y las mejores opciones de visualización 3D, muy útiles para ver cómo encajará tu PCB en el lugar final en que se integrará. Comparado con otro software de diseño de PCB potente, es el más fácil de usar, con la mejor curva de aprendizaje y muy intuitivo.

Inconvenientes

Un inconveniente es que está más centrado en PCBs de CC, digital o de baja frecuencia de RF, pero no tanto para PCBs de RF de alta frecuencia. En este caso, si tu empresa se centra en los diseños de RF, necesitarás otro software de CAD para RF como ADS o Microwave Office y usar el editor de diseño para estos diseños o el uso de Mentor Graphics Pads que tiene mejores capacidades para el diseño de RF.

Otro inconveniente de este software con respecto a los anteriores es el coste, pero teniendo en cuenta la facilidad de uso de su diseño, con el tiempo es posible recuperar este dinero con el tiempo ahorrado para la empresa.

Easy EDA (https://easyeda.com)

Easy EDA es un software de diseño de PCBs online (lo puedes encontrar en https://easyeda.com) completamente gratis que le permite al usuario crear diseños de placas de circuitos impresos en la nube. Esta es una muy buena opción para los aficionados y principiantes, ya que es gratis, fácil de usar y no tiene que instalar ningún software en su PC.

Se muestran las principales características de Easy EDA:

• Tiene una captura esquemática genial para extraer tu PCB de la biblioteca online disponible que se actualiza constantemente.
• Puedes dibujar tu diseño online con diferentes cantidades de capas.
• Tiene PSpice integrado como OrCAD con el que puedes simular el diseño de CC, digital y RF de baja frecuencia.
• Es un proyecto de código abierto en constante evolución, tanto para el software como para los componentes de hardware incluidos.
• Es posible importar/exportar proyectos desde/a Eagle, Altium o Kicad, por lo que puedes usar proyectos anteriores desarrollados en este software o puedes migrar a este software si finalmente decides comprarlos.
• Hay una gran comunidad para ayudar al usuario a aprender.
• Todo está almacenado en la nube.
• Ya que es online, puedes usarlo en diferentes plataformas como Windows, Mac OS o Linux.

Ventajas

Es gratis y fácil de usar. Tiene una gran comunidad detrás que hace evolucionar el producto. Tendrás todo en la nube, por lo que si tienes algún problema con tu PC, no perderás tus datos.

Inconvenientes

No es tan potente como Altium, OrCAD o Pads, por lo que no es tan bueno para tareas complejas.

Conclusiones

Como se comentó antes, la selección de uno u otro software de diseño de PCBs no es fácil y dependerá del tipo de PCB que se diseñará, o el uso que el diseñador le dará al programa.

Para los aficionados o profesionales que hacen PCBs simples, las versiones gratuitas o baratas serían las preferidas. Para estas personas, Easy EDA es una buena opción ya que es gratis y fácil de usar, KiCad sería una alternativa gratuita pero más compleja de usar. Finalmente, Eagle o DipTrace pueden ofrecerte más funcionalidades a bajo coste.

Para profesionales con un gran uso del software o para empresas, deben seleccionarse OrCAD, Pads y Altium. En este momento, Altium es el preferido debido a las muy buenas capacidades de su editor de diseño y la interfaz intuitiva y fácil de usar en comparación con las otras opciones, aunque es más costoso