Verwendung generischer Bauteile in Ihrem PCB-Projekt: Bewährte Verfahren

Zachariah Peterson
|  Created: February 8, 2021  |  Updated: March 21, 2021
Verwendung generischer Bauteile in Ihrem PCB-Projekt: Bewährte Verfahren

Wenn Sie ein neues Design erstellen, suchen Sie nach den perfekten Bauteilen, die Ihrem neuen Produkt die nötige Funktionalität verleihen. Für alles – von Widerständen bis hin zu komplexen ICs und leistungsstarken Prozessoren – benötigen Sie Footprints und Schaltplansymbole. Die Strategie besteht oft darin, zunächst bestimmte Komponenten aus der Lieferkette auszuwählen und diese dann in den Designdokumenten zu platzieren.

Bei einer anderen Strategie werden zunächst generische Bauteile im Schaltplan platziert und keine spezifischen MPNs für die Stückliste ausgewählt. Allerdings müssen Designer mit dieser Strategie vorsichtig sein und ihre Designs sorgfältig planen, bevor sie eine große Anzahl an generischen Bauteilen platzieren. Wenn Sie generische Bauteile in Ihren PCB-Projekten optimal nutzen wollen, sollten Sie die folgenden Richtlinien beachten, um Redesigns zu vermeiden und Ihren Designprozess zu optimieren.

Empfohlene Verwendung generischer Bauteile

Generische elektronische Bauteile sind Schaltplansymbole, PCB-Footprints und 3D-Modelle, die als CAD-Daten für viele verschiedene Teile verwendet werden können. Physikalisch gesehen gibt es keine „generischen“ elektronischen Bauteile; generische Komponenten tauchen nur in CAD-Dokumenten und Design-Dateien auf. Es gibt jedoch viele Bauteile, die die gleichen Anschlussflächen, mechanischen Konturen und elektrischen Nennwerte haben, da dies die Kompatibilität zwischen verschiedenen Bauteilen gewährleistet.

Wenn Sie generische Bauteile in Ihren Leiterplattenprojekten einsetzen möchten, sollten Sie wissen, welche Bauteile sich am besten als Generika eignen. Bevor Sie Generika in Ihren Schaltplan einfügen, sollten Sie daran denken, dass Sie diese Generika möglicherweise in Ihrem Layout platzieren müssen, bevor Sie sich für spezifische MPNs für Ihre Bauteile entscheiden. Wenn Sie zuerst bestimmen, welche Bauteile sich am besten als Generika verwenden lassen, können Sie die tatsächliche Beschaffung der Bauteile auf einen späteren Zeitpunkt im Designprozess verschieben.

Ein Prozess zur Verwendung generischer Bauteile

Wenn Sie einem idealen Prozess folgen, arbeiten Sie mit generischen Bauteilen während des Frontend-Designs und beschaffen die endgültigen Bauteile, sobald das Design fertig ist und die Freigabe erhalten hat. Hier finden Sie einen Überblick über den besten Prozess für die Verwendung generischer Bauteile:

  1. Bestimmen Sie die Bauteile, die als Generika platziert werden, basierend auf der Gehäusegröße, der Pinanzahl, den Anschlussflächen und der Verfügbarkeit (prüfen Sie zuerst die Lieferkette!).
  2. Platzieren Sie die gewählten Generika in Ihrem Schaltplan und ggf. in Ihrem PCB-Layout.
  3. Wenn das Layout fertig ist, weisen Sie dem Bauteil im Eigenschaftsfenster MPNs und Lieferanteninformationen zu.
  4. Falls Sie eine Alternative mit einer anderen Gehäusegröße benötigen, suchen Sie diese mit einer Bauteilesuchmaschine und laden die CAD-Daten in Ihr Projekt.

In diesem Prozess ist der erste Schritt von entscheidender Bedeutung, denn bei bestimmten Bauteilen führt die Verwendung von generischen Symbolen und Footprints zu unnötigen Redesigns. Schauen wir uns einige Bauteile an, die gute Kandidaten für Generika sind, bevor wir einen Blick in die Lieferkette werfen.

Auswahl von generischen Bauteilen

Normalerweise ist es empfehlenswert, generische Bauteile nur im Schaltplan und nicht im PCB-Layout zu verwenden. Wenn Sie jedoch generische Bauteile in Ihrem PCB-Layout einsetzen möchten, sind dies die besten Kandidaten:

  • Passive SMD-Bauelemente, Dioden, LEDs und andere 2-polige Bauteile mit Standardgehäuse
  • Diskrete Transistorgehäuse (sowohl SMD als auch THT)
  • Gängige Anschlüsse, wie Stiftleisten oder andere standardisierte Anschlüsse
  • Einfache ICs mit geringer Pinzahl
  • Bauteile mit generischen Teilenummern (z. B. Logik der Serie 74)
Generische Bauteile mit Standard-Anschlussflächen
Diese Durchsteckschalter haben Standard-Montagelochmuster.

Ein Punkt, den Sie hier bemerken werden: Generika werden am besten verwendet, wenn sie eine geringe Pinanzahl haben, in Standardgehäusen kommen oder bereits eine generische Teilenummer haben. Komplexe Bauteile mit nicht standardisierten Footprints oder komplexen Pinbelegungen sollten besser nicht als Generika verwendet werden. Passive Bauteile sind hervorragende Kandidaten für die Platzierung als Generika; wenn ein gewünschtes Bauteil nicht verfügbar ist, gibt es Hunderte von alternativen Optionen. Andere Gehäuse wie THT- oder SMD-diskrete Transistoren sind in Standardgehäusen (SOT, TO usw.) erhältlich und es gibt viele leicht verfügbare Komponenten mit vergleichbaren Spezifikationen.

Warum ist die Komplexität eines Footprints wichtig? Die Platzierung eines Footprints mit einer nicht standardisierten Pinbelegung oder einer hohen Pinanzahl kann ein Risiko für ein späteres Redesign darstellen. Wenn die gewünschte Komponente nicht verfügbar ist, könnte das alternative Bauteil eine andere Pinbelegung haben, was bei einer hohen Pinanzahl möglicherweise zu einem erhebliches Rerouting führen würde. Bei niedriger Pinanzahl ist das Rerouting in der Regel eine einfache Angelegenheit, solange das Gehäuse ähnlich ist. Passive SMD-Bauelemente eignen sich hervorragend als Generika, da der Austausch gegen ein anderes Gehäuse einfach ist; es ändern sich lediglich die Anschlussflächen.

Verwendung von generischen Bauteilen in Ihren Design-Bibliotheken

Designer können generische Bauteile erstellen, indem sie Bibliotheksdaten aus früheren Projekten zusammenschustern. Im Wesentlichen müssen sie Bauteile erstellen, die Symbole, Footprints und 3D-Modelle von bestimmten Teilen aus einem alten Projekt enthalten. Die alten CAD-Daten werden aus einer bestehenden Bibliothek extrahiert und dann dem neuen Bauteil zugewiesen. Einige Bibliotheken mit generischen Bauteilen enthalten keine Footprints und sind nur im Schaltplan nützlich. Wenn Sie generische Bauteile in Ihrem PCB-Layout platzieren möchten, sollten Sie daher prüfen, ob Footprints verfügbar sind.

Altium Designer und die Altium 365-Plattform vereinfachen diesen Prozess, da die Designdaten auf einem verwalteten Cloud-Server gespeichert werden. Sie können Bauteilbibliotheken in Ihren Altium 365 Workspace migrieren und spezifische Bauteile aus vorhandenen CAD-Daten erstellen. Das ist deutlich schneller als CAD-Daten von Grund auf neu zu erstellen oder aus alten Bibliotheken zu extrahieren.

Generische Bauteile mit Standard-Schaltplansymbol
Dieses Standardsymbol für eine durchkontaktierte 2x3-polige Stiftleiste kann direkt aus Ihren Bibliotheken in Altium Designer aufgerufen werden.

Der einfachste Weg, um auf generische Footprints, Symbole und 3D-Modelle von kommerziell erhältlichen Bauteilen zuzugreifen, ist die Verwendung von Altium Content Vault in Altium Designer. Bei der Erstellung eines neuen Bauteils wird durch den Zugriff auf Content Vault das Panel Manufacturer Part Search in Altium Designer geöffnet, und vorhandene CAD-Daten für COTS-Bauteile können sofort in ein neues Bauteil importiert werden. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für die Erstellung eines generischen Bauteils mit demselben Footprint wie ein 2N7002W-Transistor. Beachten Sie, dass die Lieferanten- und Herstellerinformationen nicht in diesem generischen Bauteil erscheinen, aber es hat einen üblichen SOT-Footprint, der vielen COTS-Transistoren zugewiesen werden kann.

Generische Bauteile mit standardmäßigen PCB-Footprints
Erstellen eines generischen Bauteils aus einem 2N7002 SOT-Footprint in Altium Designer.

Unterstützung für generische Bauteile in Altium Designer und Altium 365

Die neueste Version von Altium Designer und Altium 365 bietet jetzt eine Reihe an generischen Bauteilen, die Sie in jedem Projekt verwenden können. Sie können über das Components-Panel in Altium Designer auf die generischen Bauteile zugreifen, oder generischen Bauteile über die Web-Instanz in Altium 365 erstellen. Diese können dann genau wie jedes andere Bauteil in ein neues Design importiert werden, aber Sie sparen Zeit, da Sie diese generischen Bauteile nicht selbst erstellen müssen. Lesen Sie mehr über die Arbeit mit generischen Bauteilen in der Altium Designer Dokumentation. 

Generische Bauteile Schaltplaneditor
Zugriff auf ein generisches LED-Bauteil in Altium Designer.

Suchen Sie nach einer einfachen Möglichkeit, um Daten für generische Bauteile zu erstellen, darauf zuzugreifen, zu speichern und weiterzugeben? Altium Designer® und Altium 365™ schaffen eine ideale Umgebung für kollaboratives PCB-Design und Datenmanagement. Sie können Daten für Mitarbeiter freigeben, Revisionen verfolgen und alle Aspekte Ihrer Designdaten über Altium Designer® verwalten.

Dank der Integration zwischen Altium Designer und Altium 365 haben Designer Zugriff auf alles, was sie zum Verfolgen und Freigeben von Projektdaten benötigen – auf einer einzigen Plattform. Wir haben nur an der Oberfläche dessen gekratzt, was mit Altium Designer auf Altium 365 möglich ist. Eine ausführlichere Beschreibung der Funktionen finden Sie auf der Produktseite oder in einem der On-Demand Webinare.

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Zachariah Peterson verfügt über einen umfassenden technischen Hintergrund in Wissenschaft und Industrie. Vor seiner Tätigkeit in der Leiterplattenindustrie unterrichtete er an der Portland State University. Er leitete seinen Physik M.S. Forschung zu chemisorptiven Gassensoren und sein Ph.D. Forschung zu Theorie und Stabilität von Zufallslasern. Sein Hintergrund in der wissenschaftlichen Forschung umfasst Themen wie Nanopartikellaser, elektronische und optoelektronische Halbleiterbauelemente, Umweltsysteme und Finanzanalysen. Seine Arbeiten wurden in mehreren Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht und er hat Hunderte von technischen Blogs zum Thema PCB-Design für eine Reihe von Unternehmen verfasst. Zachariah arbeitet mit anderen Unternehmen der Leiterplattenindustrie zusammen und bietet Design- und Forschungsdienstleistungen an. Er ist Mitglied der IEEE Photonics Society und der American Physical Society.

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