OrCAD X / OrCAD: Software Desain PCB untuk Perancangan dan Simulasi Elektronik

Dalam proses pengembangan perangkat elektronik, perancangan Printed Circuit Board (PCB) menjadi salah satu tahap yang sangat penting. PCB berfungsi sebagai tempat untuk menghubungkan berbagai komponen elektronik menggunakan jalur konduktor yang dirancang secara khusus. Untuk membantu proses tersebut, tersedia berbagai software desain PCB yang dapat digunakan untuk membuat skematik, menentukan posisi komponen, merancang jalur PCB, hingga melakukan pemeriksaan desain. Salah satu software yang banyak digunakan dalam industri elektronik adalah OrCAD.

 

OrCAD merupakan software yang dikembangkan untuk membantu proses electronic design automation (EDA), khususnya dalam perancangan rangkaian elektronik dan PCB. Saat ini, ekosistem OrCAD juga berkembang dengan hadirnya OrCAD X, yang menawarkan pengalaman desain PCB yang lebih modern dan terintegrasi. Pada artikel ini akan membahas tentang apa itu OrCAD X / OrCAD, fitur-fiturnya, fungsi, alur kerja desain PCB, kelebihan, serta penggunaannya dalam pengembangan perangkat elektronik.

Apa Itu OrCAD?

OrCAD adalah software Electronic Design Automation (EDA) yang digunakan untuk merancang rangkaian elektronik dan Printed Circuit Board (PCB). OrCAD dapat digunakan untuk membuat schematic diagram, menentukan komponen elektronik, membuat koneksi antar-komponen, melakukan simulasi dan analisis tertentu, hingga merancang layout PCB. Software ini banyak digunakan dalam lingkungan profesional karena menyediakan berbagai fitur yang mendukung proses desain elektronik dari tahap awal hingga menghasilkan desain PCB yang siap diproduksi. Secara sederhana, alur penggunaannya dapat digambarkan sebagai berikut:

Ide rangkaian → Schematic → Penentuan komponen → PCB Layout → Design Rule Check → Output manufaktur

Dengan alur tersebut, perancang dapat mengembangkan sebuah rangkaian elektronik secara lebih terstruktur.

Apa Itu OrCAD X?

OrCAD X merupakan generasi terbaru dari lingkungan desain PCB OrCAD yang dikembangkan untuk memberikan pengalaman perancangan elektronik yang lebih modern. OrCAD X membawa pendekatan baru terhadap proses PCB design, termasuk antarmuka yang lebih modern, integrasi data desain, serta berbagai fitur untuk membantu mempercepat proses perancangan. OrCAD X tetap berada dalam ekosistem teknologi Cadence dan ditujukan untuk berbagai kebutuhan desain elektronik, mulai dari proyek pengembangan produk hingga kebutuhan industri.

 

Baca juga: Altium Designer: Software Desain PCB Profesional untuk Perancangan Elektronik 

OrCAD dan OrCAD X

OrCAD dan OrCAD X pada dasarnya berada dalam ekosistem desain elektronik yang sama, tetapi OrCAD X membawa pengalaman dan workflow yang lebih modern. Beberapa aspek yang menjadi perhatian dalam OrCAD X antara lain:

- PCB schematic design

- PCB layout

- Pengelolaan komponen dan library

- Pemeriksaan desain

- Integrasi proses desain

- Dukungan terhadap kebutuhan manufaktur

- Workflow desain yang lebih terintegrasi

Fungsi OrCAD dalam Desain Elektronik

1. Membuat Schematic

Tahap pertama dalam perancangan PCB biasanya adalah membuat schematic. Schematic digunakan untuk menggambarkan hubungan antara komponen elektronik secara logis. Pada tahap ini, perancang belum perlu menentukan bentuk fisik PCB secara detail. Contohnya, sebuah rangkaian mikrokontroler dapat memiliki beberapa komponen seperti mikrokontroler, resistor, transistor, IC regulator, LED, sensor, konektor, dan sumber tegangan. Hubungan antar-komponen tersebut kemudian digambarkan menggunakan simbol elektronik pada schematic.

2. Menentukan Komponen

Setelah schematic dibuat, setiap komponen perlu memiliki informasi yang sesuai agar dapat digunakan dalam proses desain PCB. Informasi tersebut dapat mencakup nama komponen, nilai komponen, part number, package, footprint, dan symbol. Sebagai contoh, sebuah resistor 10 kΩ tidak hanya memiliki nilai 10 kΩ, tetapi juga membutuhkan footprint yang sesuai dengan bentuk fisik resistor yang akan dipasang pada PCB.

3. Merancang PCB Layout

Setelah schematic selesai, desain dapat dilanjutkan ke tahap PCB layout. Pada tahap ini, perancang menentukan ukuran PCB, posisi komponen, jalur PCB, layer PCB, via, ground plane, area komponen, dan koneksi antar-komponen. PCB layout sangat penting karena desain yang baik tidak hanya harus terhubung secara elektrik, tetapi juga mempertimbangkan faktor mekanis, termal, dan manufaktur.

Fitur Utama OrCAD X / OrCAD

1. Schematic Capture

Salah satu fitur utama OrCAD adalah kemampuan untuk membuat schematic elektronik. Perancang dapat menempatkan simbol komponen dan menghubungkannya menggunakan wire atau koneksi net. Contoh sederhana sebuah rangkaian seperti di bawah ini:

 

Schematic tersebut kemudian menjadi dasar untuk proses pembuatan PCB.

2. PCB Layout

OrCAD digunakan untuk membuat layout PCB berdasarkan schematic yang telah dibuat. Perancang dapat menentukan posisi komponen serta membuat jalur tembaga yang menghubungkan setiap komponen. Dalam desain PCB yang lebih kompleks, layout perlu mempertimbangkan berbagai aspek seperti lebar jalur, jarak antar-jalur, jumlah layer, posisi via, ground plane, jalur power, dan jalur sinyal berkecepatan tinggi.

3. Design Rule Check (DRC)

Design Rule Check atau DRC digunakan untuk memeriksa apakah desain PCB memenuhi aturan desain yang telah ditentukan. Pemeriksaan dapat mencakup beberapa hal seperti:

- Jarak antar-jalur terlalu dekat

- Jalur yang tidak terhubung

- Clearance yang tidak sesuai

- Kesalahan koneksi

- Masalah pada footprint

- Pelanggaran aturan manufaktur

Fitur DRC sangat membantu untuk menemukan kesalahan sebelum PCB dikirim ke proses produksi.

4. Component dan Library Management

Dalam desain PCB, library merupakan bagian yang sangat penting. Library dapat berisi schematic symbol, PCB footprint, informasi komponen maupun model tertentu untuk kebutuan simulasi. Pemilihan footprint yang tepat sangat penting karena footprint akan menentukan bagaimana komponen tersebut dipasang secara fisik pada PCB.

5. Pengaturan Layer PCB

OrCAD juga mendukung desain PCB dengan berbagai layer. Contoh PCB multilayer seperti top layer, signal layer, ground plane, power plane dan bottom layer. Penggunaan banyak layer memungkinkan perancang membuat desain PCB yang lebih kompleks dan membantu pengaturan jalur sinyal, power, dan ground.

6. Routing

Routing merupakan proses membuat jalur tembaga yang menghubungkan komponen-komponen pada PCB. Routing dapat dilakukan secara manual maupun dengan bantuan fitur tertentu yang tersedia dalam software. Dalam melakukan routing, perancang perlu memperhatikan lebar jalur, clearance, panjang jalur, sudut jalur, posisi via, jalur power, dan jalur ground. Untuk rangkaian berkecepatan tinggi, routing menjadi semakin penting karena karakteristik jalur PCB dapat memengaruhi kualitas sinyal.

Alur Kerja Desain PCB Menggunakan OrCAD

Secara umum, proses desain PCB menggunakan OrCAD dapat dilakukan melalui beberapa tahap.

1. Membuat Project

Langkah awal adalah membuat project baru. Project digunakan untuk mengorganisasi berbagai file yang berkaitan dengan desain elektronik.

2. Membuat Schematic

Selanjutnya, komponen ditempatkan pada schematic dan dihubungkan sesuai dengan rancangan rangkaian.

3. Menentukan Footprint

Setiap komponen kemudian diberikan footprint yang sesuai dengan komponen fisik yang akan digunakan. Tahap ini perlu diperhatikan karena kesalahan footprint dapat menyebabkan komponen tidak dapat dipasang pada PCB hasil produksi.

4. Memindahkan Desain ke PCB Layout

Setelah schematic siap, desain dapat diteruskan ke PCB layout. Komponen akan ditampilkan dalam lingkungan layout dan dapat ditempatkan sesuai kebutuhan.

5. Placement

Pada tahap placement, perancang menentukan posisi setiap komponen. Sebagai contoh:

- Konektor ditempatkan di bagian tepi PCB.

- Komponen yang sering berinteraksi ditempatkan berdekatan.

- Kapasitor decoupling ditempatkan dekat pin power IC.

- Komponen panas diberi area yang cukup.

6. Routing

Setelah posisi komponen ditentukan, proses routing dilakukan untuk menghubungkan komponen sesuai netlist.

7. Design Rule Check

Setelah routing selesai, lakukan DRC untuk mencari kemungkinan kesalahan desain. Jika terdapat error, desain perlu diperbaiki sebelum masuk tahap berikutnya.

8. Menyiapkan File Manufaktur

Tahap terakhir adalah menyiapkan data yang dibutuhkan untuk proses produksi PCB. Salah satu format yang umum digunakan dalam manufaktur PCB adalah Gerber. File manufaktur digunakan oleh pabrik PCB untuk menghasilkan papan sirkuit sesuai desain.

OrCAD untuk Simulasi dan Analisis Rangkaian

Selain digunakan untuk desain PCB, ekosistem OrCAD juga berkaitan dengan kebutuhan simulasi rangkaian elektronik. Simulasi dapat membantu perancang memahami perilaku rangkaian sebelum hardware benar-benar dibuat. Sebagai contoh, sebelum membuat PCB untuk rangkaian amplifier, perancang dapat melakukan analisis terhadap sinyal input dan output. Konsep sederhananya:

Input Signal

     ↓

[ Rangkaian ]

     ↓

Output Signal

Dengan simulasi, beberapa karakteristik rangkaian dapat dianalisis lebih awal sehingga proses pengembangan hardware dapat menjadi lebih efisien.

Kelebihan OrCAD X / OrCAD

1. Cocok untuk Desain PCB Profesional

OrCAD dikembangkan untuk kebutuhan desain elektronik yang serius, sehingga dapat digunakan untuk proyek dengan tingkat kompleksitas yang lebih tinggi dibandingkan software PCB yang hanya ditujukan untuk proyek sederhana.

2. Workflow Desain yang Terintegrasi

Proses desain dapat dilakukan mulai dari schematic hingga PCB layout dalam satu ekosistem.

Hal ini membantu mengurangi pekerjaan yang harus dilakukan secara manual.

3. Mendukung Desain PCB Kompleks

OrCAD dapat digunakan untuk berbagai jenis desain, termasuk PCB dengan banyak komponen dan banyak layer.

4. Mendukung Pemeriksaan Desain

Fitur seperti Design Rule Check (DRC) membantu menemukan berbagai masalah sebelum desain masuk ke tahap produksi.

5. Cocok untuk Kebutuhan Industri

OrCAD banyak digunakan sebagai salah satu solusi EDA untuk desain elektronik profesional, sehingga memiliki kemampuan yang sesuai untuk workflow pengembangan produk elektronik.

Kekurangan OrCAD

1. Kurva Belajar

Karena memiliki banyak fitur, pengguna baru mungkin membutuhkan waktu untuk memahami workflow dan berbagai tool yang tersedia.

2. Tidak Selalu Dibutuhkan untuk Proyek Sederhana

Untuk proyek seperti rangkaian LED sederhana, Arduino, atau proyek mikrokontroler dasar, software PCB yang lebih sederhana mungkin sudah cukup.

3. Membutuhkan Pemahaman Desain PCB

Pengguna tidak hanya perlu memahami cara menggunakan software, tetapi juga perlu memahami konsep elektronik dan PCB design. Contohnya adalah:

- Schematic

- Net

- Footprint

- Layer

- Routing

- Clearance

- Via

- Ground plane

- Design rules

OrCAD X / OrCAD vs Software Desain PCB Lain

Terdapat banyak software yang dapat digunakan untuk merancang PCB. Beberapa di antaranya adalah:

Software	Fokus Utama
OrCAD X / OrCAD	Desain elektronik dan PCB profesional
KiCad	Desain schematic dan PCB, populer di komunitas open-source
EasyEDA	Desain PCB berbasis web dan workflow yang relatif mudah
Altium Designer	Desain PCB profesional dan kompleks
Autodesk Fusion Electronics / EAGLE	Desain elektronik dan PCB
Proteus	Schematic, simulasi, dan desain PCB

Setiap software memiliki kelebihan dan target pengguna masing-masing.

Untuk proyek profesional dengan kebutuhan workflow desain yang kompleks, OrCAD X / OrCAD dapat menjadi salah satu pilihan yang menarik.

Tips Menggunakan OrCAD untuk Pemula

1. Pelajari Schematic Terlebih Dahulu

Jangan langsung fokus pada PCB layout. Pahami terlebih dahulu bagaimana membuat schematic yang benar.

2. Pahami Footprint

Kesalahan footprint dapat menyebabkan masalah serius saat PCB diproduksi. Pastikan ukuran dan bentuk footprint sesuai dengan komponen yang digunakan.

3. Gunakan Design Rules

Atur aturan desain berdasarkan kemampuan manufaktur PCB yang digunakan.

Misalnya:

- Minimum track width

- Minimum clearance

- Via size

- Hole size

4. Lakukan DRC Sebelum Produksi

Jangan langsung mengirim desain ke pabrik. Pastikan DRC sudah diperiksa dan error yang ditemukan telah ditangani.

5. Perhatikan Jalur Power dan Ground;' 4

Untuk rangkaian tertentu, jalur power dan ground membutuhkan perhatian khusus. Jalur dengan arus besar biasanya membutuhkan lebar jalur yang lebih besar dibandingkan jalur sinyal biasa.

 

Baca juga: Proteus Design Suite: Software Simulasi Rangkaian Elektronik dan Desain PCB

 

 

 

 

 

 

 

Siap Untuk Membuat Proyek Impianmu Menjadi Kenyataan?

Klik di sini untuk chat langsung via WhatsApp dan dapatkan dukungan langsung dari tim ahli kami!