Reverse Engineering

Das Problem: Man hat eine alte, defekte Leiterplatte ohne jegliche Dokumentation der darauf befindlichen Schaltung. Auch CAD Daten liegen nicht vor. Leider steuert diese Leiterplatte einen Schaufelradbagger, Schienenbus, ein Fährschiff, Kleinflugzeug, eine Lokomotive, Zahnradbahn oder sonstiges Großgerät, das eben wegen jenes Elektronikschadens unproduktiv steht. Der Hersteller selbst existiert schon seit Jahren nicht mehr, Servicebetriebe sind nicht auszumachen. Will man nicht über kurz oder Lang die Anlage verschrotten, bleibt nur der Weg des Nachbauens der Platine. Dieses Verfahren ist selbst für erfahrene Layouter auch bei nur wenigen Bauteilen auf der Platine eine sportliche Herausforderung. Die Lösung: Bauen Sie in TARGET das Layout nach. TARGET erzeugt aus diesem Layout einen Schaltplan einschließlich der jeweiligen Bauteilbezeichnungen und Signalnamen. Jetzt kann ein neues Platinenlayout aus dem alten "geklont" werden.

Rückwärts-entwickelndes Neuzeichnen

Der Gedanke liegt nahe, ein vorhandenes Layout in irgendeiner Form als Bild zu reproduzieren und in TARGET zu importieren. Aber ein Bild ist eben nur ein Gemälde und seine Gemäldeteile haben zunächst nichts mit Leiterbahnen, Lötpads oder Masseflächen zu tun, denn für sich genommen haben diese Elemente ja eine Vielzahl schaltungsbezogener Eigenschaften. Und doch ist ein Bild Ihrer Platine als Vorlage eine große Hilfe. Sie legen das Bild einfach "unter" Ihr Layout und platzieren die Elemente passgenau darauf. Sie können Bilder von Ober- und Unterseite halb-durchscheinend deckungsgleich auf Ihr Layout projizieren, um so auf Ober- und Unterseite gleichzeitig zu platzieren. Dann verlegen Sie die Leiterbahnen. Später leiten Sie daraus einen Schaltplan ab, ggf. mit mehreren Schaltplanseiten. Wählen Sie zu Beginn immer die Projektart "ohne Schaltplan". Einen Schaltplan leitet man aus dem fertig gerouteten Nachbau später ab.

Laden Sie die Normalansicht Ihres Bitmaps (Bildformat *.bmp) auf Ebene "14, Fläche oben" und platzieren Sie die Bauteilgehäuse (Lötfüßchen), Leiterbahnen und sonstige Layoutelemente auf der darüber liegenden Ebene "16, Kupfer oben". Alternativ platzieren Sie ein an der horizontalen Achse gespieltes Bild der Unterseite Ihres Layouts in TARGET auf Ebene "0, Fläche unten". Mit dem Schieberegler "transparent...deckend" im Dialog "Bild in Rechteck laden" bestimmen Sie die Deckkraft eines importierten Bildes. So können Sie zum Beispiel durch ihr Foto von "Kupfer oben" ein wenig hindurch schauen, um zu sehen was sich auf ihrem Foto von "Kupfer unten" abspielt. Eine beidseitig exakte Platzierung von Gehäusen und Leiterbahnen fällt dann leichter.

Stellen Sie zunächst sicher, dass die Abmessungen Ihres sichtbaren Bildschirmes (in mm) in den "Einstellungen/Einstellungen / Optionen" definiert sind. Andernfalls kann es zu unerwünschter Verzerrung des Bitmaps kommen.

Und so funktioniert's

Bild der vorhandenen Platine erstellen

1. Schritt: Erstellen Sie ein Bild der Platine, die Sie in TARGET 3001! nachzeichnen wollen, Scan oder Foto. messen Sie die Seitenlängen Ihrer realen Platine. Die Bestückungsseite der Beispielplatine hat in der Realität eine Höhe von 43,00 mm und eine Breite von 90,00 mm, die abgeschnittenen Ecken ignorieren wir zunächst:

Projektart wählen

2. Schritt: Öffnen Sie TARGET 3001! und wählen Sie die Projektart "Doppelseitige Platine ohne Schaltplan", egal ob Sie später auch einen Schaltplan ableiten wollen oder nicht. Haben Sie nur eien einseitige Platine vorliegen, wählen Sie "Einseitige Platine ohne Schaltplan". Zeichnen sie jetzt in der Layoutansicht einen Platinenumriss auf Ebene 23 mit exakt diesen Abmessungen. Lassen Sie sich dabei vom Platinenumriss-Assistenten helfen (s. Layoutmenü Aktionen / Platinenumriss-Assistent).

Bild einfügen

3. Schritt Nun öffnen Sie in TARGET 3001! das Layoutmenü Aktionen und dort den Punkt: "Reverse Engineering/Bild in Platine hinterlegen"

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In älteren Versionen wahlen Sie: "Aktionen/Bild einfügen" (hier können Sie aber nur eine Seite als Bild hinterlegen). Die Größe des Bildes spielt insofern eine Rolle, als die Seiten des Bildes auf den Seiten des Umriss-Rechtecks zu liegen kommen.

...oder in noch älteren Versionen "Bitmap in Rechteck laden" (hier können Sie auch nur eine Seite als Bild hinterlegen). Die Größe des Bildes spielt insofern eine Rolle, als die Seiten des Bildes auf den Seiten des Umriss-Rechtecks zu liegen kommen.

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Ab V19 ist das Einpassen des Bildes in den Leiterplattenumriss (oder Frontplattenumriss) automatisiert.

Bild: Bitmap in Rechteck laden (ab V19)

Ein größeres Bild wird auf die Abmessungen des Platinenumrisses "verkleinert". Ein kleineres Bild wird entsprechend vergrößert, kann dann aber leicht pixelig werden. In unserem Beispiel sehen wir die Bestückungsseite (Oberseite) der Platine. Das Bild als Vorlage können wir auf Ebene 14, Fläche oben, importieren. Im Importdialog bestimmen wir also die Ebene für dieses Bild. Ansonsten kann das Bild mit Doppelklick darauf auf eine beliebige Ebene verschoben werden.

Wenn man die Deckkraft des Bildes der Oberseite reduziert (s. Dialog), kann das Bild der Unterseite durchscheinen. Beim Redesign (=beim "Nachzeichnen") kann man somit Ober- und Unterseite gleichzeitig betrachten.

Die Unterseite der obigen Platine sieht so aus:

Dieses Bild verbringen wir jetzt auf Ebene 0, Fläche unten. Layoutmenü: Aktionen/Reverse Engineering/Bild in Platine hinterlegen. Im sich öffnenden Dialog wählen wir Ebene 0 aus bei vollständiger Deckkraft. Wenn wir nur Ebene 0, Fläche unten, sichtbar schalten und Ebene 23, Umriss, zeigt sich folgendes Bild:

Wenn man die Deckkraft des Bildes der Platinenoberseite auf Layer 14 mit Hilfe des Schiebereglers auf ca. die Hälfte stellt, kann man Eben 0 hinzu schalten und erhält folgendes Bild:

Bild: Doppelklick auf ein Bild öffnet den Dialog zur Bildmanipulation. Um ein bestimmtes Billd zu greifen, schieben sie einfach mit gehaltener Maustaste das andere Bild etwas zur Seite. Die Ansicht von beiden Bildern ist nun erkennbar. Das Abbild der Unterseite muss an der vertikalen Achse gespiegelt werden.

Bauteile importieren

4. Schritt: Sie können jetzt direkt mit dem Import der Bauteile aus der Datenbank beginnen, die auf dem Layout Verwendung fanden. Im rechten Bereich der Platine sehen wir, dass ein Gehäuse TQFP44 verwendet war. Holen Sie eines aus der Bauteildatenbank …

… und platzieren Sie es. Zoomen Sie möglichst weit in das Bild hinein und manövrieren Sie das Gehäuse möglichst exakt. Lassen Sie sich von der "Röntgenfunktion" (Taste [#] auf der Tastatur) helfen. Ggf stellen Sie das Raster kleiner. Alle Funktionen des Layouts könne verwendet werden, z. B. drehen, falls erforderlich.

Platzieren der Bauteile und Ziehen der Leiterbahnen

5. Schritt: Platzieren Sie z. B. einen SMD-Widerstand mit einem Gehäuse 0805 und ziehen die Leiterbahnen zwischen den Kontakten.

Weitere Schritte: Jetzt holen Sie jedes Bauteil Stück für Stück in Ihr Layout und verbinden die Kontakte, wie gezeigt. In unserem Beispiel sehen Sie die Ergebnisse in blauer Farbe, da dies die Standardfarbe für Ebene 16, „Kupfer oben“, ist. Wenn Sie die Lötseite (Unterseite) der Platine bearbeiten wollen, müssen Sie das Bitmap der Unterseite bereits gespiegelt auf Ebene 0 laden, siehe oben. Man schaut durch die Platine hindurch von oben auf die Unterseite, wie in TARGET üblich.

Abschließende Arbeiten

Zum Schluss, wenn alle Layoutarbeit getan ist, schneiden Sie beim Platinenumriss auf Ebene 23 vorlagegemäß die Ecken ab, sofern noch nicht geschehen. Löschen Sie dann das ursprüngliche Bild auf Ebene null. Entscheiden Sie, ob Sie jetzt eine Massefläche erzeugen wollen (ggf. unabhängig vom Bild).

Besonderheit in Ausbaustufe "design station"...

Die Ausbaustufe design station, bietet seit V15 eine professionelle Lösung zum Thema "Reverse Engineering".

Das Unternehmen Diagnosys bietet ein Leiterplatten-Diagnosesystem namens "Pin Point", das die entsprechende Netzliste im Abtastverfahren erzeugt. Mit einem geschickten heuristischen Verfahren in TARGET 3001! wird die Komplexität des "Wollknäuels Netzliste" herunter gebrochen. Bauteile und Signale werden unter Verwendung eines Simulated Annealing Algorithmus übersichtlich auf mehrere Schaltplanseiten verteilt. Hieraus kann sehr leicht ein neues Platinenlayout aus dem alten erstellt werden. Dieses Feature ist nur in der Ausbaustufe "design station" erhältlich.