Die Schaltplanentwicklung, d.h. die Erstellung eines Schaltplanes, ist ein notwendiger ein Teil der Elektronikentwicklung, auf dem die nachfolgenden Arbeitsschritte aufbauen.
Üblicherweise werden erfolgt die Erstellung eines Schaltplanes mittels computergestützten Systemen, was zu der Bezeichnung CAD-Schaltplanentwicklung führt.
Was ist ein elektronischer Schaltplan?
Ein elektronischer Schaltplan ist die übliche grafische (und logischeI) Darstellung einer Schaltung in der Elektrik und Elektronik.
Hierbei wird die funktionale Verschaltung von elektronischen Bauteilen aus Sicht der elektrischen Verbindungen dargestellt.
Die optische Darstellung der entsprechenden Bauteile und Baugruppen muß dabei nicht der realen Anordnung auf der Leiterplatte oder im Gerät entsprechen, vielmehr geht es um eine übersichtliche Darstellung der elektrischen Verbindungen.
Die verwendeten Schaltplan-Symbole unterscheiden sich also sehr oft vom realen Aussehen des entprechenden Bauteiles oder der entsprechenden Baugruppe.
Warum unterscheiden sich die CAD-Schaltplansymbole vom realen Aussehen der Bauteile?
Ein elektronischer Schaltplan dient der Übersicht der elektrischen Verschaltung von Bauelementen oder Baugruppen.
Aus diesem Grunde gibt es Standard-Schaltzeichen für Bauteile einer bestimmten Funktion – z.b. ein Schaltzeichen für einen Widerstand, ein anderes, einheitliches Schaltzeichen für einen Kondensator.
Die Schaltzeichen sind unabhängig vom elektrischen Wert des entsprechenden Bauteiles gleich.
Die elektrischen Parameter stehen als Bezeichnung daneben.
Ein Kondensator mit 100nF kann also auf dem Schalplan das gleiche Symbol haben, wie ein Kondensator mit 10µF – vorausgesetzt, es handelt sich um die gleiche Technoligie.
Durch diese Vereinheitlichung wird ein Schalplan für den Leser übersichtlicher, man erkennt schneller, was da elektronisch zu welchem Zweck verschaltet wurde.
Schaltplan-Symbole sind auch üblicherweise optisch der elektrischen Logik ausgelegt.
Nehmen wir an, es handelt sich um einen Microkontroller mit vielen Pins, dann ist im Schaltplan sehr oft eine elektrisch zusammengehörige Schnittstelle im Symbol auch zusammengefasst.
Unabhängig davon, ob dieser Microkontroller real in Bauform A = Gehäuse A die Pins hier oder in Bauform B = Gehäuse B die Pins dort ausgeführt hat.
Dies ermöglicht eine gute Übersicht über die elektrischen Verbindungen selbst in Projekten mit verschiedenen Bestückungsvarianten.
Was kann man mit einem Schaltplan anfangen?
Zum einen dient der Schaltplan einem guten menschlichen Verständnis dessen, was wie und warum elektronisch verbunden wird.
Zum zweiten ist der Schaltplan aber auch fundamentaler Bestandteil einer CAD-Elektronikentwicklung.
Er dient als Ausgangsposition für den nächsten Arbeitsschritt, der CAD Leiterplattenentwicklung (Leiterplatten-Entflechtung).
Der Übergabepunkt hierfür ist die die Netztliste.
Was ist eine Netzliste?
Man kann sich eine elektronische Netzliste einfach als Tabelle vorstellen, in der jedes Bauteil mit den entsprechenden Pins sowie der Verbindung eines solchen Pins mit dem Pin eines anderen Bauteiles verzeichnet ist.
Eine Verbindung zwischen zwei Pins heißt hierbei Netz, daher der Begriff Netzliste.
Netze müssen immer eindeutlige Kennzeichnungen tragen, damit im nachfolgenden Schritt nur und exakt die Verbindungen gezogen werden können, die auch zusammengehören.
Nominal erhält ein Netz durch das CAD-Programm eine eindeutige ID, bzw. Bezeichnung, Netze können oft auch benutzerdefinierte Namen bekommen, um das Verständnis zu erleichtern.
Beispielsweise kann der Plus-Eingang den Namen „+VBAT“ tragen, damit man auf den verschiedenen Seiten des Schaltplanes den Namen und die Funktion sofort wiedererkennt.
Was passiert mit einer Netzliste?
Das logische Ergebnis der Schaltplanentwicklung, die Netzliste wird automatisch oder manuell in den nächsten Teil des CAD-Programmes – der CAD-Layoutentwicklung eingelesen.
In der CAD-Layoutentwicklung ist jedem Bauteil ein Symbol mit der realen Gestalt hinterlegt.
Das bedeutet, die Gehäuseform, die Anzahl und Anodnung der Pads usw. sind im Layout Symbol so gestaltet, wie das reale Bauteil.
Da primär das Leiterplatten-Layout zweidimensional ausgerichtet ist, sind in vielen CAD-Systemen die Layoutsymbole nur zweidimensional.
Zunehmend ist es auch nötig Bauhöhen zu beachten, daher gibt es für die meisten CAD-Systeme Erweiterungen, die auch eine dreidimensionale Darstellung der Bauteile ermöglicht.
Zusammenfassung:
- ein CAD Schaltplan dient zum einen der optischen Darstellung elektischer Verbindungen einer elektronischen Schaltung.
- eer CAD Schaltplan bildet mit dem Ergebnis der elektronischen Netzliste den Ausgangspunkt für die Leiterplattenentwicklung.
- die CAD-Schaltplanerstellung ist der Arbeitsschritt der Erstellung eines elektronischen Schaltplanes.
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