Die intelligenten Routing-Funktionen in Ihrer PCB-Designsoftware lassen Sie intelligenter anstatt härter arbeiten

Jeder kennt diese Anflüge von Faulheit, wenn man versucht herauszufinden, mit wie wenig Arbeit man eine Aufgabe erfüllen kann. In meinem ersten Job entwickelte ich eine Software, mit der ich meine Lieblingsanwendungen per Sprachbefehl automatisch starten konnte. Später habe ich das noch durch ein spezielles Programm überboten, das mit einem einzigen Tastendruck, Berichte per E-Mail versendete, Anwendungen schloss und meinen Computer herunterfuhr.

Meine ersten Leiterplatten-Designs erstellte ich mit frühen Versionen von PCB-Designsoftware. Diese hatten auch eine Autorouting-Funktion, die ich allerdings noch nicht so richtig beherrschte. Ich dachte, dass ich wie bei meiner Feierabend-App einfach auf einen Knopf drücken und mir einen Tee holen könnte und dass die Leiterplatte fertig für die Produktion wäre, wenn ich zurückkam. Stellen Sie sich meine Enttäuschung vor, als ich eine schlecht geroutete Leiterplatte vorfand, die ich dann stundenlang nachbearbeiten musste. Das war nicht besonders lustig.

Jetzt, zehn Jahre später, hat die PCB-Designsoftware viele Überarbeitungs‑ und Verbesserungszyklen durchlaufen. Die intelligenten Routing-Funktionen von heute sind deutlich leistungsfähiger als ihre Vorgänger. Aber zu ihrer verbesserten Benutzerfreundlichkeit kommt noch mein gewachsener Schatz an Wissen und Erfahrung hinzu: PCB-Software war niemals dazu gedacht, die Fähigkeiten und Kenntnisse eines Hardware-Entwicklers zu ersetzen, also wurde sie auch nicht dafür ausgelegt. Stattdessen kann PCB-Designsoftware – richtig eingesetzt – Hardware-Entwicklern wertvolle Zeit beim Fertigstellen ihres Designs sparen. Vier wichtige Werkzeuge können Ihnen dabei helfen, die intelligenten Routing-Funktionen von PCB-Designsoftware zu nutzen, ohne dabei in Selbstgefälligkeit zu verfallen.

1. Automatische Bauteilplatzierung

Die automatische Bauteilplatzierung ist ein großartiges Werkzeug, das alle Ihre Bauteile systematisch anordnet. Es ist verlockend, die automatische Bauteilplatzierung für die meisten Bauteile zu verwenden und danach den Routing-Prozess zu starten. In einem einfachen Design kommen dabei möglicherweise tatsächlich keine größeren Probleme auf. In komplexen Anwendungen aber kann es zu einer gegenseitigen Kopplung zwischen rauschenden Bauteilen und analogen Schaltkreisen kommen, wenn die Bauteile nicht nach Modulen getrennt werden. Bei einer solchen gegenseitigen Kopplung stören die Bauteile einander ebenso wie auch das ganze System, wodurch eine isolierte Interaktion zu einer problematischeren Störbeeinflussung wird.

Bei der Platzierung von Bauteilen müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, wie etwa die Wärmeerzeugung und ‑empfindlichkeit oder aber die Richtung und Ausrichtung der Signale. Obwohl eine automatische Bauteilplatzierung unter Beachtung dieser Faktoren funktionieren kann, kommt es eher auf eine kompatible Beziehung zur automatischen Bauteilplatzierung an. Die automatische Bauteilplatzierung wird am besten als Ergänzung zu den besten Vorgehensweisen bei der Bauteilplatzierung genutzt.

2. Autorouter

^{Effizientes Routen mit einer intelligenten Problemlösung.}

Nach meinem fehlgeschlagenen Versuch, der Autorouting-Funktion meine Arbeit zu überlassen, setze ich dieses intelligente Routing-Tool jetzt anders ein. Inzwischen nutze ich das Autorouting-Tool, um mir zahllose Arbeitsstunden an einem „nicht routbaren“ Leiterplatten-Routing zu ersparen. 

Zu nicht routbaren Leiterplatten kommt es häufig, wenn Ihre Leiterplatte zu klein ist, um die erforderliche Anzahl von Verbindungen aufzunehmen. Wenn Sie in so eine Situation geraten, gibt es einen schnellen und zeitsparenden Test: Starten Sie das Autorouting und sehen Sie nach, ob es das Routing in seinen ersten beiden Versuchen vollenden kann. Wenn der Autorouter versagt, müssen Sie möglicherweise die Auswahl Ihrer Bauteile überdenken oder die Leiterplatte größer machen. Würden Sie versuchen, diesen Test manuell durchzuführen, könnten Sie wertvolle Zeit verschwenden. Aber noch schlimmer ist das Designen vor dem Autorouting: In einem solchen Fall könnten Sie Stunden in ein PCB-Design investieren, nur um dann festzustellen, dass es aufgrund seiner Größe nicht geroutet werden kann.

Eine der besten Methoden für den Einsatz des Autoroutings besteht darin, es gemeinsam mit dem manuellen und dem interaktiven Routing zu nutzen. Beginnen Sie mit der manuellen Platzierung der Stromversorgung, der Hochgeschwindigkeitskommunikation der analogen Signale. Routen Sie dann die differentiellen Paare, bevor Sie die restlichen Signale mit dem Autorouting-Tool vollenden. Stellen Sie sicher, dass automatisch geroutete Signale nicht bereits verlegte wichtige Leiterbahnen verändern.  

3. Multiple-Pair‑ und Differential-Pair-Routing

Das Multiple-Pair- und Differential-Pair-Routing ist ein großartiges Tool für den Erhalt gleicher Kupferlängen und parallel verlaufender Leiterbahnen. Anstatt Leiterbahnen nacheinander zu verlegen, sparen Sie durch gleichzeitiges Routen kostbare Zeit. So intelligent dies auch sein mag, haben doch Sie als Entwickler die Verantwortung dafür, dass diese Signale nicht in der Nähe anderer Hochgeschwindigkeits- oder analoger Signale verlegt werden. Betrachten Sie das Multiple-Pair- und Differential-Pair-Routing als ein Werkzeuge und nicht als Ersatz für Ihr Expertenwissen.

4. Design Rule Check

Design Rule Check (DRC) ist wahrscheinlich das beste Werkzeug zur Unterstützung des PCB-Designers, zur Beseitigung menschlicher Fehler. DRC markiert Routing-Fehler und zoomt für die Behebung genau auf die betreffende Stelle der Leiterplatte. So großartig dies auch sein mag, sollten sich PCB-Designer nicht allzu sehr in Sicherheit wiegen, wenn es um die optimalen Vorgehensweisen bei Leiterplatten geht. Es kann zwar helfen, Fehler wie etwa nicht angeschlossene Netze oder die Nichteinhaltung von Abstandsregeln zu eliminieren, doch nur durch den gemeinsamen Einsatz dieser Funktionen und der eigenen Erfahrung kann der Entwickler Probleme wie Masseschleifen  oder falsch platzierte Masseflächen erkennen. Letztendlich ist der DRC nur so effektiv wie der PCB-Designer, der ihn konfiguriert.

^{Abkürzungen funktionieren nur, wenn Sie wissen, was Sie nicht als Erstes tun dürfen.}

Während all der Jahre, in denen ich Leiterplatten für verschiedene Anwendungen entwarf, konnte ich die intelligenten Funktionen verschiedener Versionen von CircuitStudio gut nutzen. Mit der richtigen Herangehensweise können diese Funktionen den Zeitaufwand für Ihre Designs verringern, ohne deren Qualität zu beeinträchtigen.

Diese Werkzeuge in Ihren Arbeitsablauf zu integrieren, kann Ihnen helfen, intelligenter anstatt härter zu arbeiten. Erfahren Sie mehr über intelligente Routing-Funktionen, indem Sie mit den Experten bei Altium sprechen.