Capture con confianza todos los detalles de diseño en la documentación de diseño de PCB

El documento de diseño debe capturar todos los aspectos del diseño de un sistema. Esto incluye la especificación, la intención de diseño, el proceso de diseño y la trazabilidad de vuelta a la especificación. Solo entonces el diseñador puede estar seguro de que toda la información de diseño relevante ha sido capturada en un solo lugar. Este documento está destinado a ser una guía para incitarte a considerar cómo capturar detalles de diseño más allá de los dibujos de fabricación y ensamblaje.

INTRODUCCIÓN

Uno de los aspectos más importantes pero a menudo evitados de documentar un diseño es el documento de diseño formal. Demasiado a menudo terminamos el diseño, generamos documentos de fabricación, ensamblaje y validación y luego consideramos que el trabajo está hecho. Capturar adecuadamente la especificación del sistema, la intención de diseño, el proceso de diseño y la trazabilidad de vuelta a la especificación es una tarea que consume tiempo y es ardua pero muy necesaria.

La captura de detalles de diseño en la documentación del editor de pcb debe comenzar en las etapas de planificación de cualquier diseño y comienza con la especificación. Si el diseño objetivo del documento de diseño es un subsistema de un sistema más grande, se debe presentar la especificación general del sistema y luego se deben abordar aquellas partes de la especificación del sistema que fluyen hacia el subsistema. A lo largo del proceso de diseño, el documento de diseño se convierte en un documento vivo, creciendo con el proceso de diseño a medida que cada subcircuito es diseñado e implementado.

La intención del documento de diseño es capturar la información de diseño relevante más allá del alcance del esquemático, los dibujos de fabricación y ensamblaje.

LA ESPECIFICACIÓN

La etapa de especificación es otra área que a menudo se omite o se evita debido a restricciones de tiempo y presupuesto. Por lo tanto, se deben asignar tiempo y recursos de antemano para abordar el desarrollo adecuado de la especificación. Cuando trabajo en el entorno de startups donde el tiempo y el dinero son muy valiosos, en varias ocasiones me he enfrentado a la tarea de diseñar productos con especificaciones vagas o inexistentes. Este enfoque está lleno de peligros. Diseñar con una especificación inexistente o cambiante resulta en la historia interminable del desarrollo. La especificación está ahí para decirte qué debes lograr y verificar cuando el diseño esté completo. Demasiado a menudo persiste una mentalidad de “podemos hacerlo mejor” y el proyecto termina excediendo el presupuesto y retrasándose, razones clave para no tratar la especificación de antemano en primer lugar.

A menudo, la especificación del dispositivo que se aborda en el documento de diseño será un subsistema de un sistema mucho mayor. Se presenta la especificación del sistema general, y luego las porciones de la especificación del sistema que aplican al dispositivo en cuestión se presentan de manera lógica y ordenada.

La especificación debe incluir (pero no limitarse a):

- Función (qué se pretende que haga el subsistema)

- Entorno operativo (temperatura, humedad, etc.)

- Interfaces con otros subsistemas

- Presupuesto de energía

- Voltajes de suministro disponibles

- Restricciones mecánicas tamaño/peso/forma

- Requisitos de choque y vibración

- Térmico (enfriamiento disponible, restricciones de emisión térmica radiada, etc.)

- EMI radiada, conducida y susceptibilidad

- Fiabilidad.

Además, la lista continúa…

Visión General del Sistema

La visión general del sistema describe el sistema en una narrativa utilizando la menor cantidad de términos técnicos posible. Esta es una descripción de la arquitectura del sistema de alto nivel y debe incluir un diagrama arquitectónico que muestre los diversos subsistemas y sus interfaces de interconexión. Las interfaces con otros subsistemas externos también deben abordarse tanto en la narrativa como en el diagrama.

Consideraciones de Diseño

Las consideraciones de diseño describen cualquier restricción en el diseño del sistema. Esta sección debe hacer referencia a cualquier estudio de alternativas realizado, así como a cualquier suposición hecha por el equipo de diseño al desarrollar el diseño del sistema. Esta sección debe referirse a la especificación para la trazabilidad.

Diseño de Sub-circuitos

La sección de diseño de sub-circuitos desglosa cada sub-circuito como osciladores, amplificadores, MCU y otros bloques funcionales del sistema granular. Cada sub-circuito debe tener su sección que contenga (pero no se limite a):

Título

El título debe ser descriptivo de la operación del circuito.

Teoría de Operación

La teoría de operación debe describir la funcionalidad del circuito en detalle técnico de bajo nivel. Si es aplicable, se debe hacer referencia a la especificación que el sub-circuito está cumpliendo para la trazabilidad.

Diagrama del Circuito

El diagrama del circuito, Figura 1, puede ser copiado directamente de la herramienta de captura esquemática si esa funcionalidad está soportada. De lo contrario, se debe emplear una herramienta de edición gráfica.

Figura 1: El diagrama del circuito puede ser copiado de la herramienta de captura esquemática.

Cálculos de Diseño

Cualquier cálculo para los valores de los componentes debe ser presentado, como la disipación de potencia de todos los componentes donde sea aplicable, constantes de tiempo de filtro y cualquier otro parámetro de rendimiento del circuito calculado.

Resultados de Simulación

Si se realizan simulaciones en el subcircuito, los resultados deben ser presentados. También se debe proporcionar una caracterización técnica detallada de los resultados de la simulación. Si es aplicable, se debe hacer referencia al ítem de especificación que está siendo cumplido por el subcircuito para su trazabilidad.

Figura 2: Los resultados de la simulación deben ser incluidos.

Arquitectura de Interfaz

La arquitectura de interfaz del subsistema que se detalla en el documento de diseño debe ser descrita en detalle técnico de bajo nivel. Cualquier configuración de hardware negociada entre subsistemas debe ser discutida en detalle y referenciada de vuelta a la especificación.

Características Mecánicas

La sección de características mecánicas contiene las propiedades físicas del diseño. La información transmitida en esta sección debe incluir, pero no limitarse a, forma de la placa, dimensiones, peso, centro de masa (si aplica), y características clave. Donde sea apropiado, se debe citar una referencia al ítem de especificación que está siendo cumplido. Esta sección debe contener un diagrama del sistema terminado, mostrado en el ejemplo en la Figura 3, señalando características clave como dimensiones, indicadores, conexión de cables, componentes grandes y cualquier otra característica significativa del diseño.

Figura 3: Las dimensiones mecánicas y características clave se detallan en dibujos mecánicos.

Análisis del Sistema

Cuando la especificación lo requiere, se debe realizar un análisis final del sistema. El diseño final se modela y analiza para verificar que cumple con la especificación. El tipo de datos que se presentarán en esta sección final se remonta a los requisitos del sistema para térmico, choque y vibración, fiabilidad, EMI y forma, ajuste y función. También se suele requerir un modelo 3D para completar la documentación del diseño final.

CONCLUSIÓN

El documento de diseño es un documento vivo y una parte muy necesaria de cada diseño. Proporciona trazabilidad de vuelta a la especificación y es integral para determinar cuándo se completa la fase de diseño. La documentación de diseño no es un reemplazo para los documentos tradicionales de fabricación y ensamblaje de hardware, pero debe verse como la captura de todo el proceso de diseño.