OrCAD

OrCAD — это программный пакет для автоматизации проектирования электронных устройств (САПР), разработанный компанией Cadence Design Systems. Пакет предназначен для создания принципиальных электрических схем, проектирования печатных плат (PCB) и моделирования аналоговых и цифровых схем. OrCAD является одной из наиболее распространённых систем автоматизированного проектирования в области разработки электроники, особенно в сегменте малых и средних предприятий, а также в учебных заведениях.

История

Разработка OrCAD началась в 1985 году в США. Первоначально программа называлась «OrCAD/SDT» (Schematic Design Tools) и представляла собой инструмент для рисования принципиальных схем. В 1987 году была выпущена версия OrCAD/PCB для проектирования печатных плат. В 1990-х годах пакет приобрёл популярность благодаря низкой стоимости и относительно простому интерфейсу.

В 1999 году компания OrCAD Systems Corporation была приобретена корпорацией Cadence Design Systems. После приобретения пакет был интегрирован в линейку продуктов Cadence, но сохранил своё название и позиционирование как бюджетное решение. В 2005 году вышла версия OrCAD 10.0, которая включала обновлённый интерфейс и улучшенную интеграцию с программами моделирования PSpice и PSpice A/D. В последующие годы пакет регулярно обновлялся, добавляя поддержку новых технологий, таких как высокоскоростное проектирование и 3D-моделирование плат.

Состав пакета

OrCAD представляет собой набор модулей, каждый из которых выполняет определённые функции в процессе проектирования. Основные компоненты:

OrCAD Capture

OrCAD Capture — основной редактор принципиальных электрических схем. Позволяет создавать иерархические схемы, управлять библиотеками компонентов, генерировать списки соединений (netlist) для последующей разводки печатной платы. Поддерживает импорт и экспорт данных в форматы других САПР, включая EDF (Electronic Data Interchange Format) и IDF (Intermediate Data Format).

PSpice

PSpice — программа для аналогового и смешанного (аналого-цифрового) моделирования электрических схем. Основана на алгоритмах SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis). Позволяет проводить анализ переходных процессов, частотный анализ, анализ постоянных токов, а также моделировать шумы и искажения. PSpice включает обширную библиотеку моделей компонентов от ведущих производителей полупроводников.

OrCAD PCB Editor

OrCAD PCB Editor — модуль для проектирования печатных плат. Предоставляет инструменты для размещения компонентов, трассировки проводников, задания правил проектирования (Design Rules Check, DRC), создания многослойных плат. Поддерживает работу с библиотеками посадочных мест (footprints) и генерацию технологических файлов для производства (Gerber, Excellon, ODB++).

OrCAD Library Builder

OrCAD Library Builder — инструмент для автоматического создания символов компонентов для схем и посадочных мест для плат на основе данных из спецификаций (datasheets) или файлов формата CSV. Ускоряет процесс построения библиотек стандартных и нестандартных компонентов.

OrCAD Sigrity ERC

OrCAD Sigrity ERC — модуль для проверки целостности сигналов (Signal Integrity) и анализа электромагнитной совместимости (EMC). Позволяет выявлять потенциальные проблемы на этапе проектирования до изготовления платы.

Применение

OrCAD используется в различных областях электроники, включая:

• Разработка бытовой электроники — проектирование блоков питания, аудиоусилителей, микроконтроллерных устройств.
• Промышленная автоматика — создание контроллеров, датчиков, интерфейсных плат.
• Автомобильная электроника — разработка электронных блоков управления (ECU), систем освещения, датчиков.
• Аэрокосмическая и оборонная промышленность — проектирование бортовой аппаратуры, систем связи, навигации (с учётом требований к надёжности и радиационной стойкости).
• Образование — используется в университетах и техникумах для обучения основам схемотехники и проектирования печатных плат.

Особенности и критика

Преимущества

• Относительно низкая стоимость по сравнению с профессиональными пакетами класса Cadence Allegro или Mentor Graphics PADS. Это делает OrCAD доступным для малых конструкторских бюро и индивидуальных разработчиков.
• Интеграция с PSpice — возможность моделирования схем непосредственно в среде проектирования без необходимости переноса данных в сторонние программы.
• Широкая библиотека компонентов — тысячи готовых моделей от ведущих производителей (Texas Instruments, Analog Devices, STMicroelectronics и других).
• Поддержка современных стандартов — работа с высокоскоростными сигналами, дифференциальными парами, многослойными платами до 32 слоёв.

Недостатки

• Ограниченная функциональность по сравнению с Cadence Allegro. Например, OrCAD не поддерживает такие продвинутые функции, как автоматическая трассировка с учётом тепловых и механических ограничений, встроенный анализ целостности питания (PDN) и расширенные средства для проектирования гибких плат.
• Сложность освоения для новичков из-за неинтуитивного интерфейса и большого количества настроек.
• Зависимость от платформы — пакет работает только под управлением операционных систем Windows. Официальной поддержки Linux или macOS нет.
• Ограниченная поддержка 3D-моделирования — хотя модуль PCB Editor позволяет экспортировать модель платы в форматы STEP и IGES, возможности визуализации и проверки коллизий в 3D уступают специализированным программам (например, Altium Designer).

Версии и лицензирование

Cadence предлагает несколько редакций OrCAD, различающихся по функциональности:

• OrCAD Lite — бесплатная версия с ограниченными возможностями (до 60 выводов на схему, до 1000 элементов в библиотеке). Используется в образовательных целях.
• OrCAD Standard — базовая коммерческая версия, включает Capture, PSpice и PCB Editor с ограничением на количество слоёв (до 4).
• OrCAD Professional — полная версия с поддержкой всех модулей, включая Sigrity ERC, расширенные правила проектирования и работу с многослойными платами.
• OrCAD Enterprise — корпоративная версия, объединяющая возможности OrCAD Professional и Cadence Allegro.

Лицензирование осуществляется на основе годовой подписки или бессрочной лицензии. Цены варьируются от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов США в зависимости от редакции и количества рабочих мест.

Конкуренты

На рынке САПР для электроники OrCAD конкурирует с такими продуктами, как:

• Altium Designer — более дорогой, но с интуитивным интерфейсом и мощным 3D-модулем.
• KiCad — бесплатная САПР с открытым исходным кодом, активно развивающаяся в последние годы.
• Eagle (Autodesk) — популярное решение для любителей и малых проектов, ныне встроенное в Fusion 360.
• PADS (Mentor Graphics, ныне Siemens) — профессиональный пакет для средних предприятий.

Источники

1. Cadence Design Systems. OrCAD Documentation. — San Jose, CA, 2023.
2. Спесивцев А. В. Проектирование печатных плат в САПР OrCAD. — М.: ДМК Пресс, 2019. — 416 с.
3. OrCAD Capture User Guide. — Cadence Design Systems, 2022.
4. PSpice Reference Manual. — Cadence Design Systems, 2021.
5. Келли Д. OrCAD PCB Designer: Полное руководство. — СПб.: БХВ-Петербург, 2020. — 320 с.