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Schaltungssimulation Prototypen und Schaltungen mit einem Simulationstool entwerfen

Stefan Riedel*

Anbieter zum Thema

National Instruments Germany GmbH
IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG
Eurocircuits GmbH

Schaltungen und Prototypen von elektronischen Systemen entwickeln, noch bevor sie real existieren – Dazu ist eine Simulationssoftware notwendig, die einfach zu bedienen sein sollte und bei der die fertige Schaltung das Ergebnis ist.

Bei der Entwicklung von elektronischen Prototypen werden heute schnellste Lösungen erwartet, da diese über den Erfolg oder Misserfolg kompletter Projekte entscheiden können. Wird eine elektronische Steuereinheit für einen Kaffeevollautomaten nicht rechtzeitig fertig, so kann natürlich der Funktionstest nicht durchgeführt werden und der Zeitplan für das gesamte Projekt steht auf der Kippe. Termindruck getreu dem alten Motto „Zeit ist Geld“ ist an der Tagesordnung.

Es muss nicht immer ein größeres Projekt wie die Konzeption und der Entwurf eines kompletten Geräts wie des oben genannten Kaffeeautomaten sein. Viele kleine Projekte werden oft gar nicht als solche wahrgenommen. Meist sind es kleine alltägliche Aufgabenstellungen. Beispiel: Sie möchten Ausgangssignale einer Baugruppe weiterverarbeiten, leider sind die Ausgangspegel zu klein und das Signal ist etwas verrauscht. Das Signal muss also gefiltert und verstärkt werden. Ein vorhandenes Ein- und Ausgangssignal sind bekannt, jetzt geht es um eine schnelle Lösung.

Eine übliche Vorgehensweise wäre es, die Schaltung auf dem Papier zu planen, die Bauteile zu dimensionieren, diese anschließend zu bestellen und die Schaltung aufzubauen, sei es auf einem Steckbrett mit Drähten, einer Lochrasterplatine mit Lötkolben oder mit einer geätzten und bestückten Platine. Ob die Schaltung wirklich funktionsfähig ist, steht erst fest, nachdem der Prototyp erstellt und getestet wurde. Falls ja, ist unser kleines Projekt fast schon abgeschlossen. Falls nicht, geht die Arbeit jetzt erst richtig los. Wurden die Bauteile falsch dimensioniert? Gibt es gar einen generellen Denkfehler und wurde der Ansatz für die Schaltung falsch gewählt? Man quält sich nun also wieder zurück zu Papier, Bleistift und Prototypen, um Bauteile und Verdrahtung neu zu definieren.

Funktionalität des Prototypen so genau wie möglich dimensionieren

Die Lösung des Problems liegt auf der Hand – vor Entwurf eines physikalischen Prototypen muss dessen Funktionalität näherungsweise so genau wie möglich feststehen. Was liegt also näher als die Schaltung bereits in der Entwurfsphase vorab am PC nachzubilden und zu simulieren? Die Idee klingt in der Theorie hervorragend, jedoch gab bzw. gibt es hier einige „Stolpersteine“, die beachtet werden müssen. Wenn die Simulation umständlich ist und genau so viel Zeit benötigt wie der reale Prototypenaufbau, ist natürlich keinerlei Zeitersparnis vorhanden. Eine nur umständlich zu bedienende, vielleicht sogar textbasierte Simulationsumgebung trägt nicht gerade zum schnellen Gelingen bei.

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