Wie kann ich für meine Designpraxis eine PCB Datenbibliothek einrichten

Wenn wir an eine Bibliothek denken, kommt uns zunächst ein Gebäude mit gewissen Materialien in den Sinn. Im April des Jahres 1800, als der amerikanische Regierungssitz von Philadelphia nach Washington verlegt wurde, bestand eine der ersten Maßnahmen von Präsident Monroe darin, 5.000 $ bereit zu stellen, die für den Kauf von Büchern für den Kongress genutzt werden sollten. Die Kongressbibliothek verfügte nach ihrer Fertigstellung anfangs über insgesamt 740 Bücher und drei Karten. Heute findet man dort 32 Millionen katalogisierte Bücher und andere Druckerzeugnisse in 470 Sprachen, mehr als 61 Millionen Manuskripte. Hierbei handelt es sich um die umfangreichste Sammlung seltener Bücher in Nordamerika sowie um die deutlich größte Bibliothek weltweit. Wer die Kongressbibliothek schon einmal besucht hat, wird unterschreiben, dass die gewaltige Ansammlung an Wissen und Material innerhalb dieser Mauern einfach unvorstellbar ist. Was aber meiner Meinung nach noch viel erstaunlicher ist: Wie kann dieses Material organisiert werden, damit man schnell fündig wird? 

Bibliothek definiert

Für PCB Designer ist eine Bibliothek kein Gebäude sondern eine strukturierte Sammlung an Informationen oder Daten, damit man Dinge schnell findet. Der gängigste Teil einer PCB Datenbibliothek sind die in einer Datenbank gespeicherten Komponenten des PCB Design Prozesses. In der stets wachsenden Datenbibliothek unseres Unternehmens beispielsweise gibt es mehr als 7.500 Komponenten. Der meistgenutzte Bereich besteht aus einer Liste an PCB Quellen zur Platzierung von Büchern, Artikeln, Videoaufnahmen, Schulungsmaterialien und allem, was man als gute PCB Quelle bezeichnen kann. Manche bezeichnen die Bibliothek zwar als klein, wir sind aber sehr zufrieden damit, alle Informationen unmittelbar zur Verfügung zu haben.

Bedeutung einer PCB Bibliothek

Alles beginnt und endet mit dem PCB Design und ich finde, dass eine PCB Bibliothek dabei der entscheidendste Bestandteil ist. Ich halte mich stets an die Regel: Stellen Sie sich IMMER gut mit Ihrem PCB Bibliothekar. Meistens wird sein Job nicht besonders wertgeschätzt, doch er hat die wichtigste Position in jedem PCB Design Team inne.

Wofür steht die PCB Datenbibliothek?

Auf den ersten Blick ist Ihre Bibliothek nur eine Ansammlung von Designdaten und Informationen für PCB Komponenten. Eigentlich ist es aber deutlich mehr. Ihre Bibliothek steht für GELD. So sieht es aus, kaltes, hartes Bargeld. Es hängt nur davon ab, in welchen Bereich der Bilanz sie fällt: Gewinn oder Verlust.

Statische vs. dynamische Informationen

Bevor wir uns mit den unterschiedlichen Arten von PCB Datenbibliotheken beschäftigen, müssen wir die statischen und dynamischen Informationen einer Komponente verstehen. Im Gegensatz zu statischen Informationen ändern sich dynamische Informationen. Da die Elektronik ein sich stets weiterentwickelnder Bereich ist, gibt es nur wenige Aspekte, die sich nicht in irgendeiner Form verändern. 

Unterschiedliche PCB Bibliotheksstrukturen 

Angesichts des halsbrecherischen Wachstums der Branche im Laufe des vergangenen Jahrzehnts haben Unternehmen verschiedene Formen von PCB Bibliotheken entwickelt, um den unterschiedlichen Designs und Änderungen zu entsprechen. Hier sind ein paar Beispiele:

Wesentliche Datenbibliotheken 

Wesentliche PCB Bibliotheken enthalten die wesentlichen Daten Ihrer Komponenten. Über die Architektur und benötigten Komponentenmodelle der Bibliothek sprechen wir im folgenden Kapitel 5, aber die wesentlichen Modelle für Komponenten sind parametrische Informationen, Schaltplan-Symbole, PCB Footprint, 3D Modelle und Simulationsmodelle wie SPICE oder IBIS. Eine wesentliche Bibliothek speichert diese Informationen mithilfe von Schaltplan-Symbolen. Diese Bibliotheken sind jedoch schwierig zu erhalten und geraten schnell außer Kontrolle. Sobald eine Bibliothek diesen Zustand erreicht, ist sie im Verlustbereich der Bilanz zu finden. 

Integrierte Bibliothek 

Die zweite Bibliotheksform, die integrierte Bibliothek, speichert Komponentenmodelle in einer einfachen, schreibgeschützten Datei. Ich habe mich in meiner Berufslaufbahn ausführlich mit integrierten Bibliotheken beschäftigt.  Sie haben viele Vorteile, da sie nur schreibgeschützte Informationen liefern. Sie ändern sich nicht ohne aufwändige Vorgänge und sind aus diesem Grund als statisch einzustufen, was man als beste oder eben nicht beste Option bezeichnen kann. Aus diesem Grund bin ich der Meinung, dass es sich hierbei in unserer dynamischen Elektronikbranche nicht mehr um eine tragfähige Lösung handelt.  

Datenbankbibliotheken

Die dritte Form, die Datenbankbibliothek, ist eine deutlich effektivere Weiterentwicklung der integrierten Bibliotheksstruktur und basiert auf parametrischen Informationen. Bei dieser Bibliotheksform, die gemeinhin als DBLink Datei bekannt ist, handelt es sich um eine einfache Zugriffsdatenbank. Ihr Vorteil liegt in ihrer Flexibilität. Sie können Ihre Datenbankbibliothek Ihren Anforderungen entsprechend organisieren. 

Komponentenbibliotheken 

Die Beste und als Krönung aller Bibliotheken zu Bezeichnende ist die Komponentenbibliothek. Diese Bibliothek behandelt jede Komponente als getrennte Einheit mit Schaltplan-Symbol, PCB Footprint, 3D Modellen, Simulationsmodellen, parametrischen Informationen und Bezugsinformationen. Wie wir in Kapitel 4 sehen werden, verwaltet die Bibliothek außerdem Versionierung- und Lifecycle-Informationen und ist aus diesem Grund das perfekte Paket für die Komponente. Dieses System gibt Ihnen die Flexibilität, Ihre PCB Datenbibliothek weiter zu entwickeln. Die meisten Unternehmen speichern diese Bibliotheken auf einem Server, damit diese zur allgemeinen Verfügung steht. 

Das Problem der Bibliotheksintegration und Unternehmens-PLM

Als Kind bekam ich einmal ein Aquarium zu Weihnachten geschenkt und in meinem Eifer holte ich mir ein paar wunderschöne Fische, die darin schwimmen sollten. Zu Beginn funktionierte das wunderbar, doch nach ein paar Minuten begannen die Fische, sich gegenseitig zu bekriegen. Es stellte sich heraus, dass es sich um zwei männliche Siamesische Kampffische handelte, die sich höchst besitzergreifend verhalten und gegenseitig umbringen, wenn sie nicht getrennt voneinander gehalten werden. 

Genau darin liegt meiner Meinung nach auch das ausschlaggebende Problem, wenn man mehrere Softwarepakete für den alltäglichen Gebrauch integriert. Man nehme zum Beispiel eine PCB Bibliothek und ein Part-Lifecycle-Management-System (PLM) wie Arena oder Agile. Genau wie meine Fischfreunde sind diese Systeme sehr besitzergreifend und können sich gegenseitig vernichten, wenn man sie nicht genau überprüft. 

Etwas später werden wir uns mit Bibliothekstools beschäftigen, insbesondere Altium Tools zur Komponenten- und Bibliotheksverwaltung. Wir werden feststellen, dass Bibliothekssoftware von Natur aus leistungsstark und vor allem dynamisch ist. Das entspricht in jedem Sinne einem PLM-System, einem ziemlich guten PLM-System noch dazu. Allerdings sind die meisten unternehmensweiten PLM-Systeme statischer Natur. Ihre Informationen ändern sich nur selten und verlieren schnell an Aktualität, ähnlich wie eine Scheibe Brot, die man über Nacht liegen lässt. Das andere Problem besteht darin, dass man nicht weiß, wann und ob sich PLM-Daten ändern. 

Um diese Systeme davor zu bewahren, sich gegenseitig zu vernichten, muss man ihre Grenzen kennen und festlegen, welches System für welche Vorgänge verantwortlich ist. Man muss mit anderen Worten für jedes einen eigenen Bereich abstecken.

Bibliothekstools

Auf dem stetig wachsenden PCB Design Software Markt ist das „kleine“ Unternehmen namens Altium eines der besten. Als langjähriger Mitarbeiter von Altium hatte ich die Ehre, Zeuge davon zu werden, wie das Unternehmen zum Marktführer wurde. In der ersten Reihe hat man die beste Sicht. Das trifft ohne Frage auf Altium zu. 

Die eindrucksvolle Entwicklung des Unternehmens ist auf seine Arbeitsweise zurückzuführen. Während die meisten Unternehmen auf Branchentrends reagieren, verlässt sich Altium auf eine proaktive Herangehensweise an die Entwicklung von Software. 

Kürzlich hat Altium seine Aktivitäten vom PCB Design auf die Entwicklung von Altium Designer ausgeweitet. Mit einem „gruseligen“ Verständnis der Branchentrends können wir mit diesem zusammengeschlossenen Softwarepaket unsere Bibliothekskomponenten über eine einzelne Schnittstelle speichern und vor allem verwalten.

Der Wechsel zu einer Altium Bibliothek hatte einen unmittelbaren Effekt auf unseren PCB Designprozess. Während ich schon mit allen Formen und Strukturen von PCB Bibliotheken gearbeitet habe, kann ich mit Altium Designer so selbstbewusst wie nie zuvor an Designs arbeiten. Die Integrität unserer PCB Bibliothek ist zur Grundlage unserer PCB Designs sowie zum Verkaufsargument geworden. Mithilfe der Entwicklung mehrerer grundlegender Prinzipien ist die Bibliothek zu einem wichtigen Bestandteil unseres Unternehmenserfolgs geworden. Jetzt wende ich mich in Bezug auf die Verwaltung von Bibliotheken und Komponenten stets an Altium. 

Möchten Sie gerne mehr darüber erfahren, wie Altium Ihnen bei Ihrem nächsten PCB Design behilflich sein kann? Sprechen Sie mit einem Experten von Altium.

Über den Autor

John Watson


With nearly 40 years in the Electronic industry with 20 of them being in the field of PCB Design and engineering, John has stayed on the cutting edge of the PCB industry as a designer/Engineer and more recently as a trainer and mentor. His primary work has been in the Manufacturing field but it has also expanded to several PCB Service arenas. As a veteran, he proudly served in the Army in the Military Intelligence field.

John is a CID Certified PCB designer. Presently pursuing his Advance CID certification. Now as the Senior PCB engineer at Legrand Inc, he leads the PCB Designers and Engineers in various divisions across the United States and China.

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