Altium Designer: Schaltpläne und PCB-Design mit KI-gestützter Optimierung

Seminarziel

Am Ende des Seminars sind die Teilnehmer in der Lage, Schaltpläne in Altium Designer zu erstellen, PCB-Layouts zu entwerfen, KI-gestützte Funktionen zu nutzen und Fertigungsdaten zu generieren.

Inhalt

• Einführung in Altium Designer und PCB-Design
  • Was ist Altium Designer? Altium Designer ist eine der weltweit führenden Softwarelösungen für PCB-Design und Schaltungsentwicklung. Sie bietet umfassende Funktionen für Schaltplanerstellung, PCB-Layout, Simulation, 3D-Visualisierung und Fertigungsvorbereitung.
  • Vorteile von Altium Designer: Einführung in die Vorteile von Altium Designer, wie die umfassende Bibliothek mit Bauteilen, fortschrittliche PCB-Layout-Engine, 3D-Integration und Fertigungsunterstützung.
  • KI-gestützte Funktionen in Altium Designer: Überblick über die KI-gestützte automatische Platzierung und das Routing, die Optimierung der Signal-Integrität und die automatisierte Fehlererkennung.
  • Anwendungsbereiche von Altium Designer: Die Software wird in der Elektronikentwicklung, im Maschinenbau, der Automobilindustrie, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie im Produktdesign verwendet.
• Installation und Benutzeroberfläche von Altium Designer
  • Systemanforderungen und Installation: Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Installation von Altium Designer. Überblick über die Systemanforderungen und empfohlene Hardwarekonfigurationen.
  • Einführung in die Benutzeroberfläche: Übersicht über die Benutzeroberfläche, einschließlich des Schaltplan-Editors (Schematic Editor), PCB-Editors (PCB Layout Editor), Bauteilbibliothek, 3D-Ansicht und Projektverwaltung.
  • Navigieren im Arbeitsbereich: Einführung in die Navigation und Steuerung des Arbeitsbereichs, z.B. Zoomen, Schwenken und Drehen, um sich schnell mit den wichtigsten Funktionen vertraut zu machen.
  • Anpassung der Benutzeroberfläche: Wie man die Arbeitsumgebung an individuelle Bedürfnisse anpasst, z.B. durch das Anpassen von Werkzeugleisten und Shortcuts.
• Erstellung von Schaltplänen im Schematic Editor
  • Grundlagen der Schaltplanerstellung: Einführung in den Schematic Editor von Altium Designer, wie man Bauteile aus der Bibliothek auswählt und in den Schaltplan einfügt.
  • Verbindung von Bauteilen: Verwendung von Drahtwerkzeugen, um Bauteile miteinander zu verbinden, und Einführung in die Erstellung von Netzlisten zur Weiterverarbeitung im PCB-Design.
  • Elektrische Regeln prüfen (ERC): Verwendung der elektrischen Regelprüfung, um sicherzustellen, dass der Schaltplan keine Fehler enthält.
  • Erstellung von hierarchischen Schaltplänen: Wie man komplexe Schaltpläne in hierarchische Blöcke unterteilt, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen und die Schaltung modular aufzubauen.
• Praxisübung 1: Erstellung eines einfachen Schaltplans
  • Ziel der Übung: Die Teilnehmer erstellen einen einfachen Schaltplan für ein Beispielprojekt (z.B. eine Spannungsregelung mit einem LDO-Regler).
  • Projektbeschreibung: Die Teilnehmer platzieren Bauteile, verbinden sie miteinander und führen eine elektrische Regelprüfung durch.
  • Tools: Altium Designer, Schematic Editor.
  • Ergebnisse: Die Teilnehmer haben einen einfachen Schaltplan erstellt und die Netzliste zur Weiterverarbeitung generiert.
• KI-gestützte automatische Platzierung und Routing
  • Einführung in KI-gestützte Platzierung: Wie Altium Designer Künstliche Intelligenz nutzt, um die automatische Platzierung von Bauteilen zu optimieren. Die KI berücksichtigt dabei Faktoren wie Platzbedarf, elektrische und thermische Anforderungen.
  • KI-gestütztes Routing: Automatisierte Leiterbahnführung, die auf intelligenten Algorithmen basiert, um Signale effizient und mit minimalen Überkreuzungen zu routen.
  • Manuelle Anpassungen und Feinjustierung: Wie man KI-gestützte Platzierungen und Routings manuell anpasst, um spezielle Anforderungen oder Designpräferenzen zu berücksichtigen.
• Vom Schaltplan zum PCB-Layout im PCB Editor
  • Netzlisten erstellen und importieren: Wie man die Netzliste aus dem Schaltplan in den PCB-Editor importiert, um das Layout der Leiterplatte zu beginnen.
  • Platzieren der Bauteile: Einführung in die manuelle und KI-gestützte Platzierung der Bauteile auf der Leiterplatte.
  • Routing von Leiterbahnen: Grundlagen des manuellen und automatischen Routings. Einführung in das Ziehen von Leiterbahnen, das Setzen von Vias und das Festlegen von Signalebenen.
  • Ebenenverwaltung und Vias: Wie man mehrschichtige Leiterplatten erstellt und Vias verwendet, um Signale zwischen den verschiedenen Ebenen zu verbinden.
• Optimierung der Signal-Integrität durch intelligente Algorithmen
  • Bedeutung der Signal-Integrität: Einführung in die Signal-Integrität und ihre Bedeutung für das PCB-Design, insbesondere bei Hochfrequenzschaltungen.
  • KI-gestützte Optimierung der Signal-Integrität: Wie Altium Designer intelligente Algorithmen verwendet, um Signalwege zu optimieren, Reflexionen zu minimieren und Signalrauschen zu reduzieren.
  • Verwendung von Regeln zur Signal-Optimierung: Wie man Designregeln für Signal-Integrität erstellt und wie Altium Designer diese Regeln automatisch anwendet, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
• Praxisübung 2: PCB-Layout eines einfachen Schaltplans
  • Ziel der Übung: Die Teilnehmer erstellen das PCB-Layout des zuvor entworfenen Schaltplans, platzieren die Bauteile und nutzen KI-gestützte Routing-Tools.
  • Projektbeschreibung: Die Teilnehmer importieren die Netzliste, platzieren die Bauteile, routen die Leiterbahnen und führen eine Designregelprüfung durch.
  • Tools: Altium Designer, PCB Editor, KI-Routing-Funktion.
  • Ergebnisse: Die Teilnehmer haben ein vollständiges PCB-Layout erstellt, das für die Fertigung vorbereitet ist.
• Automatisierte Fehlererkennung und Designregelnprüfung
  • Design Rule Check (DRC): Automatisierte Designregelprüfungen, um sicherzustellen, dass das PCB-Layout alle Designvorgaben erfüllt und keine Fehler enthält.
  • Automatisierte Fehlererkennung: Wie Altium Designer KI und fortschrittliche Algorithmen verwendet, um Designfehler automatisch zu erkennen und Verbesserungsvorschläge zu geben.
  • Integration von Normen und Standards: Wie man branchenspezifische Standards (z.B. IPC-Standards) in die Designregeln integriert, um sicherzustellen, dass das Layout den Fertigungsanforderungen entspricht.
• Erstellung benutzerdefinierter Bauteile und Footprints
  • Erstellung benutzerdefinierter Bauteile: Einführung in den Bauteil-Editor von Altium Designer, um neue Bauteile zu erstellen, die in der Standardbibliothek nicht verfügbar sind.
  • Erstellung von Footprints: Wie man benutzerdefinierte Footprints für spezielle Bauteile erstellt und speichert.
  • Verknüpfung von Schaltplansymbolen und Footprints: Wie man Symbole und Footprints miteinander verknüpft, um benutzerdefinierte Bauteile in das Projekt zu integrieren.
• 3D-Visualisierung und Prüfung der mechanischen Passform
  • 3D-Ansicht des PCB-Designs: Wie man das PCB-Layout in der 3D-Ansicht visualisiert, um die mechanische Passform der Bauteile zu überprüfen.
  • Export von 3D-Daten: Wie man das PCB-Design als 3D-Modell exportiert, um es in mechanischen CAD-Programmen weiterzuverarbeiten.
  • Prüfung der mechanischen Einschränkungen: Sicherstellen, dass die Bauteile korrekt in das Gehäuse passen, insbesondere bei eingeschränktem Platz.
• Erstellung und Export von Fertigungsdaten
  • Gerber-Dateien und Exporte: Anleitung zur Erstellung von Gerber-Dateien und Bohrdaten (Excellon-Dateien), die für die Fertigung der Leiterplatte benötigt werden.
  • Erstellung von Stücklisten (BOM): Wie man Stücklisten (Bill of Materials) erstellt und exportiert, um die benötigten Bauteile für die Produktion zu dokumentieren.
  • Vorbereitung der Fertigungsdaten: Wie man sicherstellt, dass alle Fertigungsdaten vollständig und korrekt sind, um die Leiterplatte zur Herstellung zu übergeben.
• Simulation und Validierung
  • Simulation von Schaltungen: Einführung in die Simulationsfunktionen von Altium Designer, um das Verhalten der Schaltung vor der physischen Herstellung zu überprüfen.
  • Thermische Analyse: Einführung in die thermische Analyse von PCBs, um Hotspots zu identifizieren und das Wärmemanagement im Design zu optimieren.