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Leiterplattenentwurf

Was gibt‘s Neues im PCB-Design?

5. April 2013, 9:34 Uhr | Alfred Goldbacher

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

High-Speed Routing Rules nochmals ausgeweitet

Für Nutzer der Interactive-High-Speed-Routing-Option wiederum gibt es drei wichtige Erweiterungen: Zusammen mit der Anzeige der interaktiven Leiterbahnlängen werden nun Pin-zu-Pin- Regeln und die gesamte Bahnlänge angezeigt. Muss eine Differenzialpaarleitung geroutet werden, so wird auch hier die aktuelle Längendifferenz angezeigt. Als dritte Option können Serpentinen in Differenzialpaar-Leiterbahnen erzeugt werden, um die Leiterbahnlänge gezielt zu erhöhen (Bild 2).

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Neuer Basis-Autorouter standardmäßig integriert

Die Pulsonix-Designplattform stellt dem Anwender mit der Einführung des Basis-Autorouters für jede Produktvariante noch mehr Funktionen zur Verfügung. Mit der bevorzugten 45°-Winkelmethode erzeugt der Basis-Autorouter optisch ansprechende Ergebnisse, die mehr an eine handgeroutete Platine erinnern als an die üblichen Autorouter-Ergebnisse. Der bisherige Advanced-Autorouter steht nach wie vor als Kostenoption für Nutzer mit sehr dichten Boards zur Verfügung.

Target 3001 in sieben Ausbaustufen erhältlich

Seit 1989 entwickelt das Ing.-Büro Friedrich (IBF) bereits CAD-Software für die Leiterplattenentwicklung. In der schnelllebigen EDA-Branche bedeuten 24 Jahre eine immens große Zeitspanne; sie dürfen zugleich als Indiz für Beständigkeit und wohl auch für Qualität angesehen werden. Flaggschiff des Unternehmens ist Target 3001!, ein Programm zum Entwurf von Schaltplänen und zur Leiterplattenentflechtung. Die Software läuft unter dem Betriebssystem Microsoft Windows. Unter Linux kann sie mit Hilfe von Wine mit der Standardkonfiguration des Pakets genutzt werden (getestet mit Ubuntu 11.04, 64 bit).

Das Software-Paket fasst mehrere verschiedene Funktionsblöcke unter einer einheitlichen Bedienoberfläche zusammen: Der Designprozess startet mit dem Entwurf eines Schaltplanes, das Endprodukt ist ein Layout für eine Platine oder einen Chip.

Eine wichtige Komponente sind die mitgelieferten Baustein-Bibliotheken, wobei die Bauteile in einer SQL-Datenbank verwaltet werden, die auch Links zu Bauteil-Datenblättern und -Lieferanten bereithält. Sowohl Bauteil-Symbole als auch Bauteilgehäuse können frei entworfen werden. Ebenso sind zu vielen Bauteilen elektrische Simulations-Informationen und eine 3D-Darstellung enthalten.

Simulation und Änderungen

Mit der Spice-kompatiblen Schaltplan-Simulation kann die Funktion der Schaltung vorab automatisch durchgerechnet werden. Dabei stellen sich oft frühzeitig Fehler heraus - weit vor der Erstellung eines ersten Prototypen. Bei der Umsetzung zur Leiterplatte unterstützt die Software den Entwickler dadurch, dass sowohl Schaltplan als auch Layout in einer Datenbasis gespeichert sind. Integrierte Forward-and-Back-Annotation sind damit möglich.

Beim Entwurf des Layout werden die Bauteile auf der zur Verfügung stehenden Fläche unter Einhaltung verschiedener Randbedingungen angeordnet. Einige Bauteile können vorgegebene feste Positionen haben, was z.B. oft bei Steckverbindern der Fall ist. Nachdem diese Bauteile manuell vorplatziert wurden, kann der Benutzer einen Autoplatzierer zur Verteilung der Bauteile einsetzen.

In einer Partnerschaft mit dem belgischen Hersteller ConnectEDA vertreibt IBF zudem auch den Autorouter „Electra“, der über eine integrierte Datenschnittstelle an die TARGET-3001!-Umgebung angepasst worden ist.

Vom Entwurf zum realen Gerät

Am Ende können die erzeugten CAD-Daten in Form bei Platinenherstellern üblicher Datenformate (z. B. Gerber-Daten) ausgegeben werden. Dazu zählen u.a. die Ausgabe des Layout und der Fräs- und Bohrdaten. Die aktuelle Version 16.2.0.14 wurde am 17.1.2013 freigegeben und kann als Freeware-Version auf den eigenen Rechner geladen werden.

PADS-Version 9.5 mit Verbesserungen bei interaktivem Routen

Mentor Graphics kündigte zum Jahresende 2012 mit PADS 9.5 die nächste Generation seiner Desktop-Lösung für das Leiterplattendesign an. Die wichtigsten Neuerungen sind einfachere Bedienung, DxDesigner mit verbesserter grafischer Benutzeroberfläche, Updates für das interaktive Routen sowie die Verfügbarkeit in chinesischer Sprache. Anwender erhalten mit PADS 9.5 einen skalierbaren Flow zum kosteneffektiven Design ihrer Produkte - von Standardplatinen bis hin zu dichtest bestückten Leiterplatten.

Der in PADS 9.5 integrierte DxDesigner bietet zudem einige Erweiterungen, die der Bedienoberfläche und dem allgemeinen Erscheinungsbild des Produkts zugute kommen. Dazu zählen das verbesserte Window-Management, Navigationsansicht und hierarchische Vorschaufenster, eine neue Rasterlinie, Grafiken mit mehreren Ebenen und Verbesserungen beim Textmanagement sowie Prüfungen der grafischen Regeln und verbessertes Routen/Verdrahten. Darüber hinaus wurden in PADS 9.5 virtuelle Pins integriert, die auch als Sternpunkte oder Verzweigungspunkte bezeichnet werden und zusammen mit den zugehörigen Netzen PADS-Anwender beim Routen von DDRx-Designs unterstützen.

Zu den Verbesserungen bei der Bedienung gehören die Möglichkeit, ein Design von der Unter- oder Oberseite zu betrachten und zu modifizieren, die Unterstützung von Platzierungssperren in PADS-Decals und automatische Schnittstellenerweiterungen. PADS 9.5 enthält außerdem die Version 8.2 des HyperLynx-Analysewerkzeugs. Dieses bietet zahlreiche neue Funktionen zur Optimierung von Leiterplattendesigns, unter anderem einen 3D Fullwave Field Solver und integrierte Funktionen zur Co-Simulation von thermischer/Power-Analyse.

Die elektronische Werkbank für Schule und Forschung

Eine Entwurfsumgebung, die heutzutage vermutlich nur noch in Foschungsabteilungen und Hochschulen zum Einsatz kommt, nannte sich Electronics Workbench und wird heute von National Instruments vermarktet. Der Anwender kann hier innerhalb einer integrierten Werkzeugkette, bestehend aus Simulation und Schaltplaneingabe in NI Multisim, Layout in NI Ultiboard sowie Mess- und Prüfanwendungen in LabVIEW, nahtlos vom Konzept bis zur Fertigung gelangen.

Die Oberfläche von Ultiboard, die derzeit in der Version 11 zum Download zur Verfügung steht, ermöglicht effizientes Layout und Routing von Leiterplattenentwürfen, und die Integration in NI Multisim sorgt für eine nahtlose Übertragung von Schaltungen in das Layout. Bauteileplatzierung und Leiterbahnen sind so ausgelegt, dass entweder eine vollständige Kontrolle zur genauen Definition kritischer Teile oder eine Automatisierung zur zügigen Fertigstellung des Entwurfs möglich sind. Die 3D-Vorschau stellt eine komplette, bestückte Leiterplatte dar, so dass eine virtuelle Ansicht noch vor der Produktion zur Verfügung steht. Ultiboard exportiert und fertigt Standardformate wie beispielsweise Gerber und DXF, so dass eine endgültige, optimierte Leiterplatte zur Prototypenerstellung und Herstellung vorliegt.

Auf weitere Programmpakete für den Leiterplattenentwurf soll an dieser Stelle bewusst verzichtet werden, da die Elektronik bereits in Heft 1 ab Seite 33 auf verschiedene Plattformen ausführlich hingewiesen hatte. Tools wie jene von Altium, Cadsoft, RS Components oder Zuken fanden bereits in dem Beitrag „Programme für den Entwickler-Alltag“ zu Jahresanfang ausführlich Erwähnung.