Erst auf einer Platine lässt sich eine elektronische Schaltung vernünftig aufbauen. Das Layout-Programm Eagle verwandelt die eigene Schaltung mit wenigen Mausklicks in ein professionelles Platinen-Layout.

Wer eine eigene Leiterplatte entwerfen und ätzen wollte, hatte es vor wenigen Jahren noch sehr schwer: Mit Abreibsymbolen mussten die Lötaugen (Pads) für Chip-Sockel, Widerstände und Kondensatoren peinlichst genau auf die Platine geklebt werden, die Leiterbahnen zeichnete man entweder mit Edding frei Hand oder übertrug lange Linien wiederum mit dem Bleistift von der Folie direkt aufs Kupfer. Die Einführung des Foto-Transferverfahrens änderte daran nur wenig, jetzt zeichnete man die Schaltungen auf eine Folie und belichtete die Platine anschließend.

Mit der Verbreitung hoch auflösender Laser- und Tintenstrahldrucker wurde es auch im Privatbereich möglich, Schaltungen direkt am Computer zu entwerfen. Während am heimischen Computer meist einfache Malprogramme oder Vektorgrafik-Zeichenprogramme wie Corel Draw zweckentfremdet wurden, arbeitet die Leiterplattenindustrie mit professioneller Layout-Software, die neben einer Bauteile-Bibliothek auch automatische Routing-Funktionen enthält.

Das in Europa verbreitetste Platinen-Layout-Programm ist Eagle von der Firma Cadsoft [1]. Es wird seit 1999 komplett unter Linux entwickelt, einer der Programmierer ist Klaus Schmidinger – besser bekannt als Autor des digitalen Videorecorders VDR.

Layout unter Linux

Eagle eignet sich nicht nur für die kommerzielle Leiterplattenherstellung im großen Stil, sondern auch für das heimische Ätzbad – neben den kommerziellen Versionen gibt es auf der Cadsoft-Homepage eine Freeware-Version mit nahezu vollem Funktionsumfang.

Bei den kommerziellen Eagle-Versionen, der Autor testete die Professional-Variante für einen Arbeitsplatz mit allen Modulen, werden stets zwei Handbücher, das Programm auf CD sowie eine Lizenzdiskette mitgeliefert. Dennoch lohnt ein Blick auf die Cadsoft-Homepage [1], im FTP-Bereich gibt es möglicherweise schon aktuellere Versionen. So enthielt die CD des getesteten Professional-Pakets die Version 4.1, der Autor verwendete jedoch die Version 4.11r2 vom FTP-Server.

Mit Ausnahme der Freeware-Version Eagle Light Edition führt jedoch kein Weg an der Lizenzdiskette vorbei, beim ersten Start verlangt Eagle die Datei license.key von der Diskette. Das stellt den Benutzer bei aktuellen Computern durchaus vor ein großes Problem – kaum ein Rechner hat noch ein Diskettenlaufwerk, insbesondere bei Notebooks gibt es seit Jahren keine mehr. Optimal wäre, eine notfalls einzeln gebrannte Lizenz-CD beizulegen. Die manuelle Eingabe über ein Dialogfenster scheidet auch aus, in hexadezimaler Schreibweise ist der Schlüssel fast 600 Zeichen lang.

Tastenkürzel

Die Bedienung von Eagle ähnelt der eines normalen Zeichenprogramms, über die Werkzeugleiste werden die wichtigsten Funktionen mit der Maus ausgewählt. Tastenkürzel wie zum Beispiel bei Xfig gibt es zwar nicht, dafür aber eine integrierte Kommandozeile – meist braucht man nur die ersten drei Buchstaben der Funktion einzugeben, um ein paar Mauskilometer zu sparen.

Wem auch das zu umständlich oder langsam ist, der kann über das Menü Optionen / Tastenbelegung ganze Befehle auf eine bestimmte Tastenkombination legen. Dabei wählt man aus der Liste der verfügbaren Tasten, das sind die Buchstaben-, Zahlen- und F-Tasten, [Strg],[Alt] und [Shift] die gewünschte Kombination und gibt anschließend das dazugehörige Kommando ein – zum Beispiel display -tplace -bplace, um alle Bauteil-Beschriftungen und -Umrisse auszublenden, oder display TOP BOTTOM, um den obersten und untersten Leiterbahnen-Layer anzuzeigen.

Allerdings stehen nicht alle theoretisch möglichen Kombinationen auch dem Anwender zur Verfügung. Beim Window-Manager FVWM-95 verschiebt zum Beispiel [Alt]+[F5] das aktuelle Fenster – Eagle kann deshalb nicht auf diese Tastenkombination reagieren.

Text-Menüs und eigene Programme

Hat man erst ein oder zwei Schaltungen selbst gezeichnet, merkt man schnell, wo für man eigene Tastenkombinationen benötigt und welche Funktionen besser per Maus zu bedienen sind. So fiel dem Autor im Langzeittest auf, dass es keine eigene Schaltfläche gibt, um die Bauteil-Umrisse oder die Leiterbahnen ein- und auszuschalten – die darzustellenden Ebenen müssen umständlich über den Display-Dialog ausgewählt werden, wobei man die entsprechenden Layer erst aus der Liste heraussuchen muss. Abhilfe bringt das Text-Menü, das standardmäßig am rechten Fensterrand eingeblendet wird. Wie bei den Tastenkombinationen lassen sich eigene Menüs definieren, hinter denen sich selbst definierte Funktionen verstecken. Folgender Befehl baut ein kleines Menü zum Ein- und Ausblenden der obersten und untersten Leiterbahnen:

menu 'Leiterbahnen {anzeigen : display TOP BOTTOM; | ausblenden : display -TOP -BOTTOM}';

Über diese einfachen Makro-Funktionen hinaus beherrscht Eagle komplexe User-Language-Programme. Dabei handelt es sich um eine C-Ähnliche Programmiersprache, mit der Abhängigkeiten überprüft und Zeichen- oder Routing-Funktionen aufgerufen werden können.

Schaltung herstellen

Am besten beginnt man damit, die Schaltung im Schaltplan-Editor von Eagle zu zeichnen, indem zunächst die gewünschten Bauteile aus der sehr umfangreichen Datenbank ausgewählt und auf dem Schaltungsblatt platziert. Dann verbindet man die Bauteile mit Drähten und zeichnet etwaige Kreuzungspunkte an (Abbildung 1 rechts unten). Ist der Schaltplan fertig, hilft der integrierte “Electrical-Roule-Check”, Schaltungsfehler wie Kurzschlüsse oder fehlende Kreuzungspunkte aufzuspüren.

Abbildung 1: Eagle gliedert sich in drei Fenster, den Schaltplan-Editor rechts unten, den Layout-Editor mit der Platine links und die Bauteile-Datenbank rechts oben.

Mit nur einem Klick gelangt man vom Schaltplan auf die Platine, wo bereits alle Bauteile aufgereiht und durch so genannte “air wires” miteinander elastisch verbunden sind. Nun muss der Benutzer noch die Bauteile auf der Platine verteilen – die Leiterbahnen zieht auf Wunsch das Auto-Router-Modul.

Allerdings ist die Benutzung des Auto-Routers eine regelrechte Glaubensfrage, laut Cadsoft kaufen über die Hälfte der Kunden Eagle ohne den Auto-Router und verlegen die Leiterbahnen lieber von Hand.

Kostenpunkt

Für Privatanwender ist Eagle kostenlos, hat jedoch einen eingeschränkten Funktionsumfang. Die Freeware-Version Eagle Light Edition ist auf doppelseitige Platinen mit einer Größe von maximal einhalb Europakarte (100×80 mm) und bietet im Schaltplan-Editor nur für eine Seite Platz. Soll die Platine größer werden, braucht man die Non-Profit-Variante für bis zu vier Lagen, Platinen-Größen bis einer Europakarte (100×160 mm) und 99 Schaltplan-Blättern.

Beide Versionen dürfen jedoch nicht kommerziell eingesetzt werden, wer mit seinen Platinen Geld verdienen möchte, zahlt für eine Light-Lizenz mit dem Leistungsumfang der Freeware-Version lediglich 49 Euro, erhält dafür aber auch einen Satz Handbücher. Das kommerzielle Gegenstück zur Non-Profit-Version ist die Standard-Edition, sie kostet bei gleichem Funktionsumfang knapp 696 Euro – je 232 Euro für die Module Layout-Editor, Schaltplan-Editor und Auto-Router.

Die getestete Professional-Variante mit Platinen-Größen bis 1,6×1,6 m kostet insgesamt knapp 1400 Euro, also 464 Euro pro Modul. In allen kommerziellen Versionen, selbst in der Light Edition, ist unbeschränkter Telefon- und E-Mail-Support enthalten, bei der Non-Profit- und Freeware-Variante kann sich der Benutzer nur per E-Mail an Cadsoft wenden oder seine Probleme im Forum auf der Hersteller-Homepage los werden.

Fazit

Eagle ist der Standard in Sachen Platinen-Layout, es gibt praktisch keinen Leiterplattenhersteller, der nicht aufgrund einer Eagle-Board-Datei eine Platine samt Bohrungen, Lötstopplack und Bauteile-Aufdruck herstellen kann.

Ganz anders ist die Situation beim freien Programm PCB – selbst mit den EPS-Exporten von Leiterbahnen, Bohrschablone oder Lötstoppmaske kann kaum ein Hersteller etwas anfangen. Dafür lassen sich die Ausdrucke auf Folie gut für die Belichtung eigener Platinen und die heimische Leiterplattenproduktion auf dem Herd oder in der Mikrowelle benutzen.

Auch mit Eagle lassen sich komfortabel Vorlagen für die heimische Eigenproduktion herstellen, dazu besitzt das Programm verschiedene Export-Filter und Druck-Modi. Bei komplexeren Schaltungen kann es aber durchaus interessant sein, einen professionellen Leiterplattenhersteller zu beauftragen. So bietet zum Beispiel die Firma PCB-Pool [2] eine doppelseitige, durchkontaktierte Platine in einhalb Europakarte für gut 30 Euro an, man braucht lediglich die Eagle-Board-Datei hochzuladen – als kleines Bonbon enthalten alle kommerziellen Eagle-Varianten einen Gutschein von PCB-Pool für die Fertigung einer Platine.