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Hardware-Design Ein neuer Standard für PCB-CAD-Modelle

Für Entwickler ist es ein leidiges Problem, für ihr CAD-Tool korrekte Komponentenmodelle im richtigen Format und aus einer zuverlässigen Quelle zu bekommen. Jetzt gibt es eine Antwort auf diese Misere.

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(Bild: Mouser, SamacSys)

In den letzten Jahrzehnten waren CAD-Tools für Elektronikentwickler die wichtigsten Werkzeuge beim Design von Schaltplänen und PCB-Layout. Die Auswahl an CAD-Tools ist groß. Die Kosten für diese Tools reichen von „kostenlos“ bis „teuer“ und ihre Komplexität, Leistungsfähigkeit und Benutzerfreundlichkeit sind sehr unterschiedlich. Hat ein Ingenieur sich entschieden, welches CAD-Tool seinen Anforderungen und seinem Budget entspricht, beginnt für ihn oft eine langjährige Beziehung mit diesem CAD-Tool. Die jeweiligen Schnittstellen und Shortcuts als Teil der Entwurfsaufgaben zu kennen, gleicht dem Erlernen einer Fremdsprache. Nur selten müssen sich Ingenieure die Mühe machen, eine weitere Sprache zu erlernen. Sind sie dennoch dazu gezwungen, erhalten sie nur selten die Gelegenheit, mit dem neuen und ungewohnten Tool zu üben. Wegen dieser Investitionen in die Beherrschung ihres gewählten Toolpakets werden viele Ingenieure zu glühenden Anhängern ihres speziellen CAD-Tools und verhalten sich dabei ähnlich wie Fans einer Fußballmannschaft.

Es gibt etwa zehn Anbieter von führenden CAD-Tools mit einem Marktanteil von etwa 90%. Weitere zehn bis zwanzig teilen sich den Rest der eCAD-Tool-Welt. Jeder Anbieter bietet seinen Anhängern Alleinstellungsmerkmale. Dabei besteht das Geschäftsmodell der meisten Anbieter darin, den Bekanntheitsgrad und die Akzeptanz ihres Tools so weit wie möglich zu fördern. Teil dieser Strategie ist es, dass jeder Anbieter ein einzigartiges und exklusives Format für die in seinem Tool verwendeten Komponentenmodelle entwickelt. Diese Praxis stellt sicher, dass die Entwickler durch die Pflege ihrer Modellbibliothek ihrem jeweiligen Werkzeug treu bleiben. Zudem fördert sie einen umfassenderen Einsatz des Werkzeugs, was für die gemeinsame Nutzung und den Austausch kompatibler Designdateien erforderlich ist. Naturgemäß kommt es jedoch zu einer Marktfragmentierung, da jeder CAD-Tool-Anbieter weltweit um die Herzen und Köpfe der Entwickler kämpft.

Was ist der Sinn von CAD-Modellen?

Ein Komponentenmodell umfasst das Schaltplansymbol und den PCB-Footprint für das Bauteil, sowie eine Reihe von Metadaten. Da die Formate für diese CAD-Modelle für jedes CAD-Tool einzigartig sind, bedeutet die Verwaltung ihrer CAD-Modellbibliotheken für die Entwickler eine enorme Frustration und stundenlangen Zeitverlust. Um mit der neuesten und besten Komponententechnologie Schritt halten zu können, sind Modelle für neue oder bisher ungenutzte Teile eine häufige Anforderung. Seit CAD-Tools in der Branche populär geworden sind, ist es für Ingenieure ein leidiges Problem, für ihr CAD-Tool ein korrektes Modell im richtigen Format und idealerweise aus einer zuverlässigen Quelle zu bekommen. Bis vor kurzem hatten Entwickler mehrere Optionen, mit diesem Dilemma umzugehen:

1. Die meisten Hersteller von CAD-Tools bieten die Möglichkeit, aktualisierte Bibliotheken von Bauteilmodellen zu importieren. Doch diese Bibliotheken sind aufgrund von Komponenteneinführungs- und End-of-Life-Prozessen leider schnell veraltet. Noch schlimmer ist, dass die Bibliotheken oft recht teuer sind. Das ist jedoch verständlich, denn die Erstellung tausender Modelle für Bauteile, von denen nicht bekannt ist, ob diese überhaupt jemals verwendet werden, ist für die Anbieter von CAD-Tools zeit- und ressourcenintensiv.

2. Die meisten CAD-Tools enthalten Funktionen, mit denen der Anwender neue Bauteilmodelle erstellen und in seine Bibliothek importieren kann. Komponentengrößen, -formen und Pin-Anzahl beeinflussen die Zeit, die für die Erstellung jedes Modells benötigt wird. Dies bedeutet manchmal stundenlangen Konstruktionsaufwand, nur um ein einziges Modell zu erstellen.

3. Im Internet können Nutzer nach einem geeigneten Modell des genau benötigten Teils suchen, und zwar im genau richtigen Format und aus einer glaubwürdigen, zuverlässigen Quelle. Die erste Anlaufstelle ist oft der Komponentenhersteller. Die überwiegende Mehrheit bietet jedoch keine Unterstützung für PCB-CAD-Modelle an. Und diejenigen, die hierfür Support bieten, unterstützen in der Regel nur ein internes Standardformat, das größtenteils davon abhängt, welches CAD-Tool beim Komponentenhersteller eingesetzt wird.

4. Sucht man ein ähnliches Modell und passt dieses an oder übersetzt man es in das gewünschte Format, entspricht das Option Nummer zwei und erfordert zusätzlich die Zeit, die benötigt wird, um ein Basismodell zu suchen und seine Qualität zu überprüfen.

5. Eine weitere Möglichkeit ist ein Verwaltungsdienst für Komponentenbibliotheken. Das kommt allerdings nur für diejenigen in Frage, die bereit sind, viel Geld dafür auszugeben.

Welche Antwort gibt es auf dieses bekannte Branchen-Dilemma? Wie können Entwicklungsingenieure, Komponentenhersteller und Anbieter von CAD-Tools von einer einzigen Lösung profitieren? Und hat noch niemand jemals diese Frage beantworten können? In der Tat wurde dies schon versucht. Aber die Aufrechterhaltung eines Geschäftsmodells, das allen Beteiligten der Branche gerecht wird, ist eine heikle Angelegenheit, sodass Kompromisse in der Regel der Lösung schaden.

Der Ausweg liegt in einer Evolution, die durch das Internet und die Macht der Elektronik-Community ermöglicht wird. Samacsys hat einen Service entwickelt, um PCB-CAD-Modelle für jedes Bauteil in allen führenden CAD-Formaten bereitzustellen, die Ingenieure kostenlos nutzen können. Das Basisformat für jedes Modell wird erstellt und anschließend in das vom Entwickler gewählte CAD-Format übersetzt. Dies geschieht anhand eines Regelwerks und IPC-konformer Qualitätsprüfungen, die von Samacsys in Zusammenarbeit mit den CAD-Tool-Anbietern entwickelt wurden. In den meisten Fällen wird die Lösung automatisch in das gewünschte Bibliotheksverwaltungssystem integriert. Ist bei einer neuen Komponente kein Basismodell für das Bauteil vorhanden, hat der Ingenieur zwei Möglichkeiten:

1. Sofortige Erstellung des Modells mit dem Online-Erstellungsassistenten von Samacsys oder

2. Antrag an Samacsys, das Modell intern zu erstellen und zu veröffentlichen.

In beiden Fällen wird das Modell nach strengsten Richtlinien und Qualitätsprüfungen erstellt, bevor es für die gesamte Benutzergemeinschaft veröffentlicht wird. Nach der Erstellung, Prüfung und Veröffentlichung ist jedes Modell weltweit für alle zugänglich. Eventuelle Inkonsistenzen werden von Samacsys sofort intern korrigiert, und das Modell wird erneut veröffentlicht. Daraufhin wird jeder Nutzer informiert, der das Modell heruntergeladen hat.

Mouser und Samacsys

Da es sich um eine wichtige Sicherheitsleistung handelt, die von den Entwicklern benötigt wird, um eine Komponente in einem Design zu platzieren, versuchen die Komponentenhersteller, diese in ihre Design-Unterstützungspakete aufzunehmen. Diejenigen, die keinen schnellen und zuverlässigen Zugang zu wichtigem Design-Support bieten, sind sich der negativen Auswirkungen sehr wohl bewusst.

Glenn Jarrett, Marketing Director bei SamacSys, gemeinsam mit Marcel Consée, Technical Content Specialist von Mouser Electronics
Glenn Jarrett, Marketing Director bei SamacSys, gemeinsam mit Marcel Consée, Technical Content Specialist von Mouser Electronics
(Bild: SamacSys)

Was die Anbieter von CAD-Tools betrifft, so gleicht der Ressourcenaufwand für die Verwaltung einer riesigen und ständig wachsenden Bibliothek von PCB-Bauteilmodellen einem Albtraum. Sie können diese Aufgabe nun durch eine enge Zusammenarbeit mit Samacsys aus der Hand geben und dadurch ein Teil der Lösung des Branchenproblems werden. Am Ende laufen beim Elektronikdistributor Mouser Electronics alle Fäden zusammen. Jede geeignete Komponente, die auf mouser.com verfügbar ist, bietet einen Link entweder direkt zu dem vorhandenen Modell oder ermöglicht es dem Kunden, das zu entwerfende Modell anzufordern. Dieser Ansatz bedeutet einen erheblichen Vorteil für Mouser-Kunden.

Fazit

Elektronikentwickler, Hersteller oder Toolanbieter können viel wichtigere Dinge tun, als Zeit und Mühe in die Erstellung und Verwaltung von CAD-Modellbibliotheken zu investieren. Mit Samacsys und Mouser Electronics können sie ihre eigentliche Aufgabe erfüllen: neue Technologien entwickeln und damit die Welt zum Besseren verändern.

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