HF-Designs Flow-Tuning nach Maß

Schaltungen, die extrem breitbandige oder besonders hochfrequente Signale verarbeiten sollen, erfordern oft spezialisierte Entwicklungswerkzeuge. Leider lassen sich diese oft nicht zu einem durchgängigen Design-Flow zusammenfügen, und es klaffen Lücken und Inkonsistenzen im Ablauf. Manchmal kann sich der Aufwand lohnen, eine existierende integrierte Entwicklungsumgebung an die speziellen Anforderungen anzupassen - wenn der Hersteller mitspielt.

Wer sehr anspruchsvolle HF-Schaltungen entwickelt, kann kaum auf vorgefertigte Entwicklungsumgebungen zurückgreifen, da diese zumeist für »Mainstream«-Anwendungen gedacht sind. Andererseits stellt eine Kombination optimierter Point-Tools auch keine ideale Lösung dar. Mit einigem Aufwand lässt sich manchmal ein Mittelweg finden.

Bei Spectrum Integrity entwickelt man im Kundenauftrag extrem schnelle Digital-, HF- und Mikrowellen-Leiterplatten mit Frequenzen zwischen 20 GHz und 110 GHz, gelegentlich auch darüber hinaus (Bild 1).

Bei solchen Anforderungen kommt man mit Standard-IDEs nicht weiter, doch ist das Unternehmen auf die Anbindung an Industriestandard-Bauelementebibliotheken und die Design-Review-Prozesse seiner Auftraggeber angewiesen. Für das Design derart hochkarätiger Projekte stützte sich das Designhaus auf eine Kombination hochspezialisierter Tools, deren eingebaute Schaltplanfunktionen sich jedoch als vollkommen unzureichend herausstellten.

Stattdessen musste das Unternehmen auf ein zugekauftes Schaltplan-Tool setzen, das aber keine Synchronisation von Layout und Schaltplan ermöglichte und auch keine Cross-Probing-Funktionen bot. Der gesamte Ablauf war dadurch zu sehr in separate Arbeitsgänge unterteilt. Hinzu kam, dass es keine kostenlose externe Viewer-Funktion zum Sichten der Leiterplattenentwürfe gab und dass es auch an einer einfachen Funktion für den Dateiexport fehlte.

Die häufigen Prüfungen durch die Kunden gestalteten sich deshalb mühsam und langwierig. Die Entwickler hatten bereits versucht, den Ablauf mithilfe Leiterplatten-Entwicklungsumgebungen wie beispielsweise »PADS« von Mentor Graphics rationeller zu gestalten, doch haperte es stets an verschiedenen Stellen - besonders die Schaltplanerfassungswerkzeuge und die Versionskontrollen stellten Problempunkte dar. Modifikationen waren also unumgänglich, und es zeigte sich, dass es sich für Spectrum Integrity als einfach erwies, Altiums »Designer« an die Besonderheiten des HF-Designs anzupassen (Bild 2).

Das Toolpaket wurde dazu mit proprietären Verbesserungen ausgestattet, damit es effizient und korrekt mit HF- und ultraschnellen Digitaldesigns umgehen kann. Im Interesse einer rationelleren Interaktion mit der HF-Analyse exportiert Designer die Leiterplattenentwürfe als Gerber-Dateien an einen 3D-Field-Solver, um sie nach erfolgter Analyse im AutoCAD- oder DXF-Format wieder einzulesen - ein einfacher Prozess, der die netzbezogenen Informationen in der integrierten Tool-Umgebung belässt.

Dass das Designpaket mit Bauelemente-Zulieferern wie Digi-Key, Mouser und Newark synchronisiert, ist ein netter Nebeneffekt, der die Komponentenentwicklung wesentlich effizienter macht. Die Designumgebung bezieht außerdem Bauelemente-Informationen mit ein, um das aufwändige Erstellen exakter Stücklisten weitgehend zu automatisieren.

Automatisiertes Datenmanagement

Die Automatisierungsfunktionen, die Designer beim Leiterplatten-Layout bereithält, helfen beim Straffen des Designprozesses. Zum Beispiel kann die Applikation während des Entwicklungsprozesses Echtzeit-Updates an geteilten Power-Planes vornehmen, wodurch manuelle Modifikationen an diesen Ebenen bei Designänderungen überflüssig werden. Manuelles Un-Pouring und Re-Pouring der Power-Planes entfällt, das Pour-Feature des Tools verkürzt die Arbeitszeit.

Die vielleicht größte Effizienzsteigerung ergibt sich indes beim Datenmanagement. Für Spectrum Integrity sind die Versionskontroll-Features sehr wichtig, da HF-Designs oft viele Versionen erfordern, die einem sehr langwierigen Prüfprozess unterzogen werden. Außerdem unterstützen die Import- und Exportfunktionen von Designer zahlreiche gängige Formate, und auch ein kostenloser Design-Viewer ist vorhanden.

Es zeigte sich, dass selbst das relativ einfache Erstellen von Check-Plots im PDF-Format sehr viel Zeit sparte und man auf ein zugekauftes zusätzliches Programm verzichten konnte. Das automatisierte Erstellen von Gerber-Dateien spart außerdem Zeit und reduziert die Zahl der Fertigungsfehler.

Über den Autor:

Michael Ingham ist Director of Engineering bie Spectrum Integrity.