Leitfaden für neue Benutzer zur Definition einer Bibliotheksmethodik

Bei der Auswahl einer PCB-Bibliotheksmethodik gibt es keine universelle Lösung für alle Benutzer. Während einige kleine Geschäftsanwender möglicherweise nur das Nötigste benötigen, können Unternehmensanwender eine hochspezifische schreibgeschützte Darstellung mit Verknüpfungen zur Lieferkette benötigen.

Viele verschiedene Arten von Benutzern dazwischen können wiederum völlig unterschiedliche Anforderungen haben. Folglich gibt es mehrere verschiedene Bibliothekstypen und -methodiken, um diese breite Palette von Anforderungen zu erfüllen. In diesem neuen Leitfaden zur Definition einer Bibliotheksmethodik gewinnen Sie ein Verständnis für die verschiedenen verfügbaren Bibliothekstypen und -methodiken, sodass sie informierte Entscheidungen treffen können, wenn sie eine Bibliotheksmethodik wählen und definieren.

EINFÜHRUNG IN DIE DEFINITION EINER BIBLIOTHEKSMETHODIK

Sie werden vielen neuen Bibliotheksbegriffen begegnen: integrierte Bibliotheken, Datenbankbibliotheken und Komponentenbibliotheken zusätzlich zu den etwas vertraut klingenden schematischen und PCB-Bibliotheken. Aber was ist der Zweck von jedem einzelnen? Welche Bibliotheksmethodik ist die beste für Sie? Unter Berücksichtigung des Altium Vault-basierten Komponentenmanagements, was passiert mit Ihrer Investition in bestehende Komponenten? Beginnend bei Datei > Neu > Bibliothek, kann die Entscheidung, welchen Ansatz man mit von Eagle verwalteten Bibliotheken nimmt, plötzlich zu einem Prozess werden, der mehr Fragen aufwirft als Antworten gibt.

Abbildung 1. Einrichten einer neuen Bibliothek

Es ist wichtig, zunächst zu verstehen, dass es verschiedene Bibliotheksmethoden gibt, um unterschiedlichen Benutzeranforderungen gerecht zu werden. Mit nur einem kurzen Überblick über die verschiedenen Bibliotheksmethoden und einer Erklärung jedes Bibliothekstyps wird das Thema Bibliotheken leicht zu navigieren und zu verstehen. Von dort aus können Sie entscheiden, welche Bibliotheksmethode am besten für Sie oder Ihre Organisation geeignet ist.

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ESSENTIELLE BIBLIOTHEKEN

Zuerst werden wir die wesentlichen Bibliothekstypen besprechen, unabhängig davon, für welche Gesamtbibliotheksmethode Sie sich entscheiden. Zwei primäre Bibliothekstypen, die mindestens erforderlich sind, um eine PCB zu erstellen, unabhängig von einem spezifischen Bibliotheksverwaltungsschema, sind schematische Bibliotheken (*.SchLib) und Printed Circuit Board Bibliotheken (*.PcbLib).

Eine schematische Bibliothek enthält eine oder mehrere schematische Komponenten, die grafisch und elektrisch durch ein schematisches Symbol dargestellt werden. Spezifische parametrische Informationen (wie die Teilenummer und Komponentenwerte) werden typischerweise jeder Komponente hinzugefügt und können während der Erstellung der Stückliste (BOM) abgerufen werden. Einem schematischen Bauteil sind ein oder mehrere PCB-Fußabdrücke sowie optional SPICE-Simulationen (*.MDL oder *.CKT Dateien) und Signalintegritäts- (SI) Modelle (*.IBIS) verlinkt.

Eine Leiterplattenbibliothek enthält eine oder mehrere PCB-Layout-Fußabdrücke, die die physische Pad-Anordnung und andere mechanische Attribute der Komponente darstellen. Optional können solide Modell-3D-Informationen im STEP-Format (*.STEP-Dateien) dem Fußabdruck hinzugefügt werden, um die physische Form der Komponente im 3D-Modus darzustellen.

Abbildung 2. Wesentliche Bibliotheken - Schaltplan und PCB

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Als grundlegendste Methodik können diese wesentlichen Schaltplansymbole und PCB-Bibliotheken verwendet werden, um Komponenten zu verwalten. In einer solchen Methodik repräsentiert die Schaltkomponente den Behälter für alle möglichen Ansichten des Geräts (grafisches Symbol, elektrische Verbindungen, solides Modell, SPICE-Mischsignal-Simulation und SI-Modell). Obwohl dies eine große Einfachheit und ultimative Flexibilität bietet, unterstützt diese Methodik nicht wirklich strenge Anforderungen auf Unternehmensebene. Die Verwaltung vieler separater Dateien kann schwierig sein und erhöht die Chancen für bibliothekbezogene Designfehler.

INTEGRIERTE BIBLIOTHEKEN

Die Methodik der nächsten Ebene beinhaltet, was als integrierte Bibliothek (*.IntLib) bekannt ist. Das Konzept einer integrierten Bibliothek ist sehr einfach: dieselben Informationen, die auf der Ebene der wesentlichen Bibliothek verwendet werden, werden zusammengefasst, um eine einzige schreibgeschützte Datei zu bilden, die eine gesamte Schaltplanbibliothek vieler Komponenten darstellt.

Abbildung 3. Integrierte Bibliothek

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Die Vorteile integrierter Bibliotheken sind vielfältig. Zunächst sind alle Verknüpfungen der Komponente zu Symbolen, Footprints, Simulations- und SI-Modellen dauerhaft, sodass bibliotheksbezogene Designfehler im Vergleich zur Arbeit mit separaten essentiellen Bibliotheksdateien minimiert werden. Zweitens ist eine integrierte Bibliothek schreibgeschützt, sodass Parameter oder andere Attribute der Bibliothek nicht versehentlich oder leicht geändert werden können. Integrierte Bibliotheken können nicht direkt geändert werden, sondern werden regeneriert, um Modifikationen zu unterstützen. Einer der wertvollsten Vorteile der integrierten Bibliotheksmethodik ist, dass die resultierende einzelne Datei, die eine gesamte Bibliothek repräsentiert, einfach zu verteilen und zu verwalten ist.

DATENBANKBIBLIOTHEKEN

Wenn der Zugriff auf parametrische Informationen, die in einer Unternehmensdatenbank gespeichert sind, für das Komponentenmanagement entscheidend ist, sollte eine Datenbankbibliothek (*.DBLib) in Betracht gezogen werden. In einer Datenbankbibliothek werden Komponenten als eine Reihe von Datenbankzeilen und -spalten verwaltet. Jede Zeile in der Datenbanktabelle beginnt mit einem Schlüsselsuchidentifikator, der typischerweise eine Herstellerteilenummer oder eine interne Unternehmensartikelnummer ist. Die verbleibenden Spalteninformationen definieren jede Zeile als das Symbol der Komponente, Footprint, Simulationsmodell, SI-Modell und eine beliebige Anzahl zusätzlicher parametrischer Attribute.

Abbildung 4. Datenbankbibliothek

Der Hauptvorteil einer Datenbankbibliothek besteht im Zugriff auf die parametrischen Daten einer Komponente aus einem gemeinsamen Satz von Teileinformationen innerhalb einer Organisation. Dies ermöglicht es Ihnen, eine Stückliste (BOM) mit Informationen zu erstellen, die genau die von den Einkaufs- und Buchhaltungsabteilungen verwendeten Daten widerspiegeln. Jede einzigartige Komponenten-ID ist ein einzelnes bestellbares Element von einem oder mehreren Lieferanten. Fehler, bei denen das richtige Schaltsymbol, aber das falsche Komponentenpaket verwendet wird, werden vermieden. Es ist erwähnenswert, dass Datenbankbibliotheken auf die erforderlichen Symbole und Footprints aus den wesentlichen Schaltplansymbolbibliotheken (*.SchLib) und PCB-Footprintbibliotheken (*.PcbLib) zugreifen.

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Die Datenbankbibliothek kann noch einen Schritt weiter zu einer SVN-Datenbankbibliothek (*.SVNDBLib) fortgeschritten werden, bei der die einzelnen Symbole und Footprints unter Versionskontrolle verwaltet werden können. Dies ermöglicht es, Änderungen an einzelnen Symbolen oder Footprints eindeutig zu versionieren.

KOMPONENTENBIBLIOTHEKEN

Auf der höchsten Ebene des Komponentenbibliotheksmanagements wird eine Komponentenbibliothek (*.CmpLib) verwendet, um alle Aspekte (Schaltplanerfassung, 2D/3D-PCB-Layout, Simulation, Signalintegrität) einer gegebenen Komponente als individuelles, versioniertes Element in einem zentral zugänglichen Vault zu verknüpfen.

Abbildung 5. Die Komponentenbibliothek, die verwendet wird, um Komponenten in einem Vault freizugeben

Unter diesem Modellierungsparadigma ist die Designkomponente getrennt von den Hersteller- oder Lieferantendaten. Solche Informationen sind nicht als Teil der Komponente definiert, sondern stattdessen als ein separates Vault-Element (ein Part Choice List-Element), das verwendet wird, um eine Designkomponente einer oder mehreren Herstellerteilen zuzuordnen. Dies kann wiederum einer oder mehreren Lieferantenteilen zugeordnet werden und bietet Echtzeit-Informationen zur Lieferkette wie Preise und verfügbare Menge von jedem Lieferanten.

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Zusätzlich zu Echtzeit-Verbindungen zur Lieferkette ermöglicht das Vault eine strenge Kontrolle über autorisierte oder genehmigte Komponenten, Artikelaktualisierungen und -revisionen sowie den Lebenszyklusstatus der Komponente.

VERALTETE BIBLIOTHEKEN

Einige Bibliotheksformate werden nicht mehr oder nur noch selten verwendet. Zum Beispiel waren 3D-Modelle, die in einer 3D (*.Pcb3D)-Bibliothek enthalten waren, zu einem bestimmten Zeitpunkt mit dem Symbol verknüpft, um die feste Form einer Komponente darzustellen. Seit der Einführung der aktuellen 3D-Implementierung, bei der STEP-Modelle innerhalb des PCB-Fußabdrucks eingebettet sind, wird die 3D (*.Pcb3D)-Bibliothek nicht mehr verwendet. Dieses Bibliotheksformat wird jedoch heute noch aus Gründen der Abwärtskompatibilität unterstützt.

Eagle verwaltet Bibliotheken für die Unterstützung der Hardwarebeschreibungssprache (HDL) ausschließlich im Kontext von FPGA-Projekten für Synthese und Simulation. Die Unterstützung für Verilog-Bibliotheken (*.VERLIB) und VHDL (*.VHDLib) existiert zwar noch, wird aber nur noch sehr selten verwendet.

SCHLUSSFOLGERUNG

Als neuer Benutzer können Sie die zahlreichen Bibliothekstypen und die Terminologie zunächst als ein schwieriges Thema empfinden, das vollständig zu verstehen ist. Indem man die Hauptbibliotheksmethoden nach Zweck klassifiziert, wird es viel einfacher, sich auf den Wert und die spezifischen Implementierungsdetails jeder einzelnen zu konzentrieren. Durch das Verständnis dieses Leitfadens für neue Benutzer zur Definition einer Bibliotheksmethodik werden Sie in der Lage sein, informierte Entscheidungen darüber zu treffen, welche Bibliotheksmethodik am besten für Sie oder die Bedürfnisse Ihrer Organisation geeignet ist.