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National Instruments Germany GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Eurocircuits GmbH

Reale Messungen und spezifischer Analysen mit LabVIEW

National Instruments ist in erster Linie als weltweit agierendes Unternehmen in der Mess- und Automatisierungstechnik bekannt. Den Kunden werden Standardsoftware wie LabVIEW sowie modulare Hardware zur Verfügung gestellt. LabVIEW hat sich in den letzten Jahren zum Industriestandard innerhalb der Mess-, Prüf- und Automatisierungstechnik entwickelt. Seit der Markteinführung im Jahr 1986 setzen bei der Realisierung unterschiedlichster Lösungen im gesamten Produktentstehungszyklus immer mehr Ingenieure und Wissenschaftler weltweit auf die grafische Entwicklungsumgebung LabVIEW.

Da die SPICE-Simulation immer auf mathematischen Modellen und Annäherungen basiert, ist diese eine gute, jedoch keine 100-prozentige Abbildung der Realität. Die Eingangssignale für die Simulation sind üblicherweise einfache Signalformen wie Sinus oder Rechteck. In der realen Welt bestehen Signale jedoch auch aus Rauschen oder Übersprechen und sind weitaus komplexer. Um die Simulation möglichst genau zu gestalten, sollten die Eingangssignale für die Simulation möglichst präzise dem tatsächlichen Signal anzunähern. LabVIEW erfasst eingegebene reale Messwerte als Stimulussignale in Multisim. Eine „echte“ Quelle wie ein Sensorsignal kann also an die Simulation angeschlossen werden, damit sich untersuchen lässt, wie die simulierte Schaltung hierauf reagiert. Dies hilft, die Realität möglichst genau nachzubilden und so die Performance der Simulation zu verbessern und etwaige Fehler zu vermeiden.

Spezifische Analysen von Schaltungsdesigns

Für spezielle Schaltungsdesigns könnte SPICE möglicherweise nicht die erforderlichen Standard-Analysemöglichkeiten bieten und Anpassungen erforderlich machen. Die API-Schnittstelle von Multisim gibt die Simulationsergebnisse an LabVIEW weiter. Hier können Anwender eigene Applikationen zur Analyse und Visualisierung programmieren, um diese nach ihren Wünschen anzupassen. Man könnte nun sogar schon die Prüfroutinen für das fertige Produkt basierend auf den Multisim-Messwerten des virtuellen Prototyps mit LabVIEW entwickeln, ohne dass dieser physikalisch bereits existiert. Entwicklungs- und Testingenieure könnten so bereits in diesem frühen Stadium zusammenarbeiten und dadurch den gesamten Prozess von der Entwicklung bis zur Herstellung des Produktes effizienter gestalten.

Das Design eines realen Prototyps

Nach der erfolgreichen Simulation der Schaltung ist die Erstellung eines physikalischen Prototypen – oder bei kleineren Projekten vielleicht sogar die Erstellung der finalen Baugruppe – natürlich weiterhin notwendig. Die Erstellung einer Platine ist also der nächste logische Schritt. NI bietet hierfür die in Multisim integrierte Software Ultiboard an, so dass man einen Multisim-Schaltplan nach der Simulation mit wenigen Mausklicks zu Ultiboard übertragen kann, um das Platinenlayout zu erstellen. Die grundlegenden Informationen des Designs wie Leiterbahnbreite, oder Footprints der verwendeten Bauteile können bereits im Multisim Schaltplan vorgegeben werden.

Falls eventuell bereits vorhandene Layout-Werkzeuge verwendet werden sollen bietet Multisim auch Export in andere Formate wie Mentor Graphics PADS. Ultiboard bietet einen Vielzahl von Funktionen wie einen integrierten Follow-me-Router, einen Autorouter, Export zu Gerber Files, Echtzeit-Design-Rule-Check, einen Assistenten zur Erstellung eigener Footprints und eine 3D-Ansicht der Leiterplatte. Falls Anwender bereits Hardware von National Instruments zur Messdatenerfassung verwenden und eigene Hardware anbinden möchten, steht ab Version 11.0 eine Datenbank mit gängigen NI-Hardware-Anschlüssen wie für die M-Serie, die CompactRIO- oder die SingleBoardRIO-Plattform zur Verfügung. Das Hauptaugenmerk von Ultiboard ist wie bei Multisim auch die intuitive, schnell erlernbare Bedienbarkeit. Nach der Layouterstellung mit Ultiboard wird eine sogenannte Gerber-Datei generiert, welche dann entweder an Dienstleister zur Fabrikation der Platine weitergeleitet oder direkt zum eigenen Ätzen oder Fräsen der Platine verwendet wird.

* * Stefan Riedel ist im Technischen Vertrieb bei National Instruments in München zuständig für die Bereiche Schaltungssimulation und Erstellung von Leiterplatten.

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