Erfassen Sie selbstbewusst alle Design-Details in der PCB-Design-Dokumentation

Das Design-Dokument muss alle Aspekte des Designs eines Systems erfassen. Dies beinhaltet die Spezifikation, die Designabsicht, den Designprozess und die Rückverfolgbarkeit zur Spezifikation. Erst dann kann der Designer sicher sein, dass alle relevanten Designinformationen an einem Ort erfasst wurden. Dieses Papier soll eine Richtlinie sein, die Sie dazu anregt, darüber nachzudenken, wie Sie Design-Details über die Fertigungs- und Montagezeichnungen hinaus erfassen können.

EINFÜHRUNG

Einer der wichtigsten, aber oft vermiedenen Aspekte der Dokumentation eines Designs ist das formale Design-Dokument. Zu oft beenden wir das Design, erstellen Fertigungs-, Montage- und Validierungsdokumente und betrachten dann die Arbeit als erledigt. Die korrekte Erfassung der Systemspezifikation, der Designabsicht, des Designprozesses und der Rückverfolgbarkeit zur Spezifikation ist eine zeitaufwändige und mühsame, aber sehr notwendige Aufgabe.

Die Erfassung von Designdetails in der PCB-Editor-Dokumentation muss in den Planungsphasen eines jeden Designs beginnen und startet mit der Spezifikation. Wenn das durch das Design-Dokument anvisierte Design ein Untersystem eines größeren Systems ist, muss die Gesamtsystemspezifikation präsentiert werden und dann müssen jene Teile der Systemspezifikation, die in das Untersystem einfließen, angesprochen werden. Während des Designprozesses wird das Design-Dokument zu einem lebenden Dokument, das mit dem Designprozess wächst, während jedes Teil-Schaltkreis entworfen und implementiert wird.

Die Absicht des Design-Dokuments ist es, die relevanten Designinformationen über den Umfang des Schaltplans, der Fertigungs- und Montagezeichnungen hinaus zu erfassen.

DIE SPEZIFIKATION

Die Spezifikationsphase ist ein weiterer Bereich, der oft übersehen oder aufgrund von Zeit- und Budgetbeschränkungen vermieden wird. Daher müssen Zeit und Ressourcen im Voraus bereitgestellt werden, um die ordnungsgemäße Entwicklung der Spezifikation anzugehen. Wenn ich in der Startup-Umgebung arbeite, wo Zeit und Geld knapp sind, wurde ich mehrmals damit konfrontiert, Produkte mit vagen oder nicht vorhandenen Spezifikationen zu entwerfen. Dieser Ansatz ist voller Gefahren. Das Entwerfen nach einer nicht vorhandenen oder sich verändernden Spezifikation führt zu der nie endenden Entwicklungsgeschichte. Die Spezifikation ist da, um Ihnen zu sagen, was Sie erreichen sollen und zu überprüfen, wann das Design abgeschlossen ist. Zu oft besteht eine Mentalität von „wir können es besser machen“, und das Projekt endet über dem Budget und hinter dem Zeitplan, was die Hauptgründe dafür sind, sich nicht von Anfang an mit der Spezifikation zu befassen.

Häufig wird die Spezifikation des Geräts, das im Design-Dokument behandelt wird, ein Subsystem eines viel größeren Systems sein. Die Gesamtsystemspezifikation wird vorgestellt, und dann werden Teile der Systemspezifikation, die für das betreffende Gerät gelten, auf logische und geordnete Weise präsentiert.

Die Spezifikation sollte umfassen (aber nicht beschränkt auf):

- Funktion (was soll das Subsystem tun)

- Betriebsumgebung (Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.)

- Schnittstellen zu anderen Subsystemen

- Energiebudget

- Verfügbare Versorgungsspannungen

- Mechanische Einschränkungen Größe/Gewicht/Form

- Anforderungen an Stoß und Vibration

- Thermisch (verfügbare Kühlung, Einschränkungen der abgestrahlten thermischen Emission usw.)

- EMI abgestrahlt, geleitet und Empfindlichkeit

- Zuverlässigkeit.

Zudem geht die Liste weiter…

Systemübersicht

Die Systemübersicht beschreibt das System in einer Erzählung mit so wenigen technischen Begriffen wie möglich. Dies ist eine Beschreibung der Systemarchitektur auf hoher Ebene und sollte ein Architekturdiagramm enthalten, das die verschiedenen Subsysteme und ihre verbindenden Schnittstellen zeigt. Schnittstellen zu anderen externen Subsystemen sollten ebenfalls sowohl in der Erzählung als auch im Diagramm behandelt werden.

Designüberlegungen

Designüberlegungen beschreiben alle Einschränkungen im Systemdesign. Dieser Abschnitt sollte auf durchgeführte Handelsstudien sowie auf Annahmen verweisen, die vom Designteam bei der Entwicklung des Systemdesigns gemacht wurden. Dieser Abschnitt sollte sich auf die Spezifikation für Nachverfolgbarkeit beziehen.

Subschaltungsdesign

Der Abschnitt zum Subschaltungsdesign gliedert jede Subschaltung wie Oszillatoren, Verstärker, MCU und andere granulare systemfunktionale Blöcke. Jede Subschaltung sollte ihren Abschnitt enthalten, der (aber nicht beschränkt auf):

Titel

Der Titel sollte beschreibend für den Schaltungsbetrieb sein.

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip sollte die Schaltungsfunktionalität in technischen Details auf niedriger Ebene beschreiben. Wenn zutreffend, sollte ein Verweis auf den Spezifikationspunkt, der durch die Subschaltung erfüllt wird, für die Nachverfolgbarkeit referenziert werden.

Schaltplan

Das Schaltbild, Abbildung 1, kann direkt aus dem Schaltplanerfassungswerkzeug kopiert werden, sofern diese Funktionalität unterstützt wird. Andernfalls muss ein grafisches Bearbeitungswerkzeug verwendet werden.

Abbildung 1: Das Schaltbild kann aus dem Schaltplanerfassungswerkzeug kopiert werden.

Berechnungen zum Design

Alle Berechnungen für Komponentenwerte müssen dargestellt werden, wie zum Beispiel die Leistungsverluste aller Komponenten, wenn zutreffend, Filterzeitkonstanten und alle anderen berechneten Leistungsparameter des Schaltkreises.

Simulationsergebnisse

Wenn Simulationen an der Unterschaltung durchgeführt werden, müssen die Ergebnisse präsentiert werden. Eine detaillierte technische Charakterisierung der Simulationsergebnisse muss ebenfalls bereitgestellt werden. Wenn zutreffend, sollte ein Verweis auf das Spezifikationselement, das durch die Unterschaltung erfüllt wird, zur Nachverfolgbarkeit referenziert werden.

Abbildung 2: Simulationsergebnisse müssen einbezogen werden.

Schnittstellenarchitektur

Die Schnittstellenarchitektur des im Design-Dokument detaillierten Subsystems muss in technischen Details niedriger Ebene beschrieben werden. Alle ausgehandelten Hardwarekonfigurationen zwischen Subsystemen müssen detailliert besprochen und zur Spezifikation zurückverwiesen werden.

Mechanische Merkmale

Der Abschnitt über mechanische Merkmale enthält die physischen Eigenschaften des Designs. Die in diesem Abschnitt übermittelten Informationen sollten unter anderem die Form der Platine, Abmessungen, Gewicht, den Schwerpunkt (falls zutreffend) und Schlüsselmerkmale umfassen. Wo angebracht, sollte ein Verweis auf das Spezifikationselement, das erfüllt wird, zitiert werden. Dieser Abschnitt sollte ein Diagramm des fertigen Systems enthalten, wie im Beispiel in Abbildung 3 gezeigt, mit Hinweisen auf Schlüsselmerkmale wie Abmessungen, Indikatoren, Kabelanschluss, große Komponenten und alle anderen signifikanten Merkmale des Designs.

Abbildung 3: Die mechanischen Abmessungen und Schlüsselmerkmale sind in mechanischen Zeichnungen detailliert dargestellt.

Systemanalyse

Wenn es die Spezifikation erfordert, muss eine abschließende Analyse des Systems durchgeführt werden. Das endgültige Design wird modelliert und analysiert, um zu überprüfen, ob das endgültige Design den Spezifikationen entspricht. Die Art der Daten, die in diesem abschließenden Abschnitt präsentiert werden sollen, geht zurück auf Systemanforderungen bezüglich thermischer Eigenschaften, Schock- und Vibrationsfestigkeit, Zuverlässigkeit, elektromagnetischer Interferenz (EMI) sowie Form, Passform und Funktion. Oft ist auch ein 3D-Modell erforderlich, um die abschließende Design-Dokumentation zu vervollständigen.

SCHLUSSFOLGERUNG

Das Design-Dokument ist ein lebendiges Dokument und ein sehr notwendiger Teil jedes Designs. Es bietet eine Nachverfolgbarkeit zurück zur Spezifikation und ist integraler Bestandteil bei der Bestimmung, wann die Designphase abgeschlossen ist. Die Design-Dokumentation ist kein Ersatz für die traditionellen Hardware-Fertigungs- und Montageunterlagen, sondern sollte als Erfassung des gesamten Designprozesses angesehen werden.