Entwicklung von Platinen: Kleiner, integrierter und am Computer

Platinen werden überall gebraucht. Smartphones, Computer, Smart Speaker, Smart TVs, Router – es gibt gefühlt nichts mehr, wo kein Strom mehr durchfließt und dann wird es notwendig, ein PCB (Printed Circuit Board) zu erstellen, um alle gewünschten Funktionen anbieten zu können. Das geschieht heutzutage am Computer, denn neben vielen Features soll das Ganze auch möglichst klein und wenigstens in der Massenproduktion so günstig wie möglich sein.

Kleiner und schneller

Gelötet wird während der Entwicklung von Platinen schon lange nicht mehr. Wenn echte Hardware-Prototypen erstellt werden, ist die Marktreife schon beinahe erreicht. Das Zauberwort heißt hier CAD, Computer Aided Design. Damit ist es möglich, alle denkbaren Arten von Dingen am Computer zu gestalten, darunter auch elektronische Komponenten und Leiterplatten (PCBs). Mittlerweile ist die Software sogar so ausgeklügelt, dass sie simulieren kann, wie der Strom und die Informationen fließen werden. Das spart natürlich eine Menge Zeit und vor allem Geld, denn so können Hardware-Bugs im Vorfeld gefunden und korrigiert werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass bekannte Fehler „vergessen“ werden, wird geringer.

Wenn die Simulation ein Thema ist, spricht man nicht mehr nur von CAD, sondern von ECAD, wobei das E für Electric steht. Für professionelle Anwendungen kann sich dann ein Upgrade von Eagle auf Altium PCB Design Software lohnen, denn sie bietet alle relevanten Funktionen unter einer Oberfläche – das hilft Entwicklerteams dabei, ihre Arbeit effizient verrichten zu können. Designer und Tester verwenden nicht nur dieselben Dateien, sondern auch dasselbe Tool und können so besser zusammenarbeiten und die Schaltungen verbessern.

Es gibt viel zu tun

Im Zuge der Green IT möchte man Energie sparen, wo es nur geht. Das kommt auch dem Endanwender zu gute, etwa dann, wenn es sich um mobile Geräte wie Smartphones oder Laptops handelt. Je weniger Strom sie benötigen, umso länger hält der Akku und umso länger lässt sich unabhängig von der Steckdose arbeiten. Natürlich ist das auch bei größeren Skalen von Vorteil, denn weniger Stromverbrauch bedeutet auch weniger Abwärme und damit eine kompaktere Kühlung, die nötig ist.

Die Miniaturisierung der Elektronik hilft dabei, diese Ziele zu erreichen, hat aber auch eigene Nachteile. Denn kompakte Bauweisen bedingen, dass Komponenten näher aneinander sitzen müssen und das kann zu negativen Störeinflüssen führen. Man nennt das in der Hochfrequenz Crosstalk, wenn sich zwei Komponenten gegenseitig beeinflussen. Natürlich gibt es hierfür Lösungen, etwa eine bessere Schirmung, aber dafür muss auch erst einmal der Fehler als solcher identifiziert werden. Manchmal – und nicht selten bei der Verwendung weniger fortschrittlicher Tools – werden derlei Fehler übersehen oder bei der Entwicklung nicht erkannt. Dann gibt es einen sogenannten Hardware-Bug, der sich nicht mehr beheben lässt, etwa wenn das WLAN-Signal den VGA-Ausgang bei Single-Board-Computern beeinflusst.