Übung macht den Meister: Testen elektronischer Bauteile während des PCB-Designs

Als ich deutlich jünger war, träumte ich davon, eines Tages Profisportler zu werden. Ich wollte der Typ sein, der den siegreichen Touchdown durchzog, dessen erfolgreicher Schlag einen Home Run herbeiführte oder dem in letzter Sekunde ein Korbwurf gelang, um das Spiel noch zu drehen. Obwohl ich nie das Profi-Niveau erreichen konnte, hatte ich doch einen gewissen Erfolg und konnte dabei viel lernen. Die wichtigste Erkenntnis war, dass die Ergebnisse direkt von der Vorbereitung abhingen. Mit anderen Worten: wenn ich im Wettkampf gut sein wollte, musste ich mich im Training selber testen.

Dieses Vorgehen setze ich immer noch ein: Damit Ihre PCB wie gewünscht funktioniert, müssen Sie Ihr Design testen. Durch Testen der elektronischen Bauteile und der Leiterplatte vor der Fertigung, erhalten Sie die Gewissheit, dass diese wie beabsichtigt funktionieren.

Die erfolgreichsten Mannschaften, in denen ich spielte, hatten Trainer, die die Bedeutung eines realitätsnahen Trainings betonten, so als ob man sich in einem richtigen Spiel befindet. Es ist eine Sache, frei Körbe zu werfen, aber eine ganz andere, sie auch dann zu treffen, wenn man angegriffen wird. Derselbe Unterschied besteht zwischen dem Simulieren Ihres Schaltplans ohne die Einschränkungen durch die realen Bauteile und Materialien und dem Testen Ihrer elektronischen Bauteile während des PCB-Designs.

Ist das Testen von PCB-Bauteilen während des Designs wirklich notwendig?

Obwohl eine Schaltplansimulation ein sehr wichtiger Designschritt ist, garantiert sie nicht die Funktionalität, die Zuverlässigkeit oder gar die Herstellbarkeit Ihres Designs. Durch die Anwendung bewährter DFM-Vorgehensweisen (Design for Manufacturing) können Sie dafür sorgen, dass Ihr Design auch gefertigt werden kann. Es gibt darüber hinaus aber noch weitere Maßnahmen, um die Funktionalität und Zuverlässigkeit während des Entwurfs zu testen.

Es gibt folgende Gründe für die Schaltplansimulation:

Festlegen der Bauteilparameter: Hier geht es hauptsächlich um Spannungen, Ströme und Impedanzen

Überprüfen der Schaltkreis- und Systemfunktion: Überprüfen der Ein- und Ausgänge sowie der Signalpegel

Änderungen und Fehlerkorrekturen: Bauteile ersetzen oder Änderungen am Design vornehmen

Kosten sparen: Indem keine Bauteile oder Materialien nur fürs Testen gekauft werden müssen.

Wie wäre es aber, wenn Sie wüssten, dass eines der elektronischen Bauteile auf Ihrer Leiterplatte ausfallen wird, sobald es sich im endgültigen Einsatz befindet? Sie würden entweder das Bauteil ersetzen oder Ihr Design ändern, um die Fehlerquelle vor der Herstellung der Leiterplatte zu beseitigen. Ein Design-Werkzeug wie das Analysewerkzeug für die Spannungsversorgung (PDNA) ermöglicht es Ihnen, Parameter Ihrer PCB so zu überprüfen, als ob Sie elektronische Prüfinstrumente direkt auf der tatsächlichen Leiterplatte einsetzen würden.

^{Sie können Ihre Designregel-Prüfung innerhalb Ihrer Layout-Software zu einem reibungslosen Ablauf verkürzen.}

Wenn Sie die Elektronikbauteile Ihrer Leiterplatte während des Designs testen, haben Sie die Gewissheit, dass Ihre Leiterplatten ordnungsgemäß funktionieren und zuverlässig sind. Außerdem sparen Sie Kosten, falls Änderungen vorgenommen werden müssen.

Wie man PCB-Bauteile während des Entwurfs prüft

Der Einsatz eines PDNA stellt eine einheitliche Design- und Analyseumgebung für Ihr PCB-Design zur Verfügung. Sie können eine Spannungsverteilungs-Analyse für die gesamte Leiterplatte oder für ausgewählte Bereiche durchführen. Zusätzlich bieten eingeblendete Spannungsgradienten die Möglichkeit, Spannungsabfälle an den Enden aller Leiterbahnen, darunter auch Durchkontaktierungen, zu sehen. Sie können auch die Stromdichte auf Ihren Leiterbahnen überprüfen, um sicherzustellen, dass keine potenziellen Probleme durch zu geringe oder zu hohe Ströme auftreten.

Indem man die zu einem Bauteil hin oder von ihm wegführenden Leiterbahnen untersucht, kann man auch die spezifischen Parameter dieses Bauteils festlegen. Der Einsatz dieser Funktionen während des Entwurfs ist mit einem erfolgreichen Praxisbetrieb vergleichbar, in dem Sie Ihre Leiterplatte in der Gewissheit an die Fertigung und Bestückung übergeben können, dass sie wie vorgesehen funktioniert.

^{Erproben Sie Ihr PCB-Design mit Erfolg, ohne jemals Ihre Layout-Software verlassen zu müssen.}

Die Möglichkeit, Wärme-, Signal- und Stromversorgungsintegrität, Stromdichte und Leiterbahnimpedanzen während des Entwurfs zu erfassen, bringt wesentliche Vorteile für den PCB-Designprozess. Sie können nicht nur DFM-Prüfungen (Design for Manufacturing) durchführen, sondern auch die elektronischen Bauteile der Leiterplatte testen, was beides Entwicklungszeit spart. Mit der richtigen PCB-Designsoftware, wie etwa  Altium Designer, stehen Ihnen ein PDNA und weitere nahtlos ineinander greifende Design-Methoden zur Verfügung.

Für weitere Informationen und Tipps zum Testen elektronischer Bauteile während des PCB-Designs sowie zur Durchführung von Korrekturen, um nach der Herstellung auftauchende Probleme zu vermeiden, kontaktieren Sie bitte einen PCB-Designexperten von Altium.