Développement agile et tests : le rôle des simulations

Zachariah Peterson
|  Created: November 3, 2019  |  Updated: December 16, 2020
Le développement agile de circuits imprimés (PCB)
Les simulations peuvent vous aider à éviter les prototypes et les tests répétés

Design, Test, Build 

Que vous soyez concepteur de matériel ou ingénieur logiciel, vous passerez par de multiples itérations lors du développement de systèmes complexes.

Les étapes "build" et "test" sont le moment de vérité - lorsque vous découvrez si votre travail sera récompensé. Une partie importante des itérations de conception, de construction et de test concerne la définition étroite des scénarios de test et des exigences fonctionnelles pour votre nouveau produit.

Les tests électriques prendront probablement beaucoup de temps, car ils peuvent nécessiter un sondage manuel de la carte elle-même ou de tout périphérique avec lequel elle doit interfacer.

En ce qui concerne le développement agile et les tests de la carte elle-même, vous pouvez identifier les problèmes de conception potentiels plus tôt dans le processus de conception et même vous éviter une exécution de prototypage ratée lorsque vous tirez profit des fonctions de simulation de votre logiciel de conception.

Concevoir, tester, construire, répéter en mode agile

Même si on espère toujours qu’un nouveau produit fonctionne réellement comme sur le schéma, il peut être difficile d'anticiper tous les problèmes de puissance et d'intégrité du signal dans votre PCB.

Les cycles de conception, de construction et de test ont pour but de créer continuellement une nouvelle base de référence pour une conception à venir.

Des prototypes sont produits, ils retournent au banc d'essai, les problèmes sont diagnostiqués et (avec un peu de chance) réglés avant le prochain cycle de prototypage.

Malheureusement, les budgets sont limités et les prototypes coûtent du temps, ce qui se traduit par une perte d'argent et un ralentissement de la mise sur le marché.

Les produits plus complexes ont tendance à avoir des coûts de production plus élevés et à nécessiter plus de temps de test et, dans certains cas, le produit ne peut jamais être testé dans l’environnement de fonctionnement prévu.

C'est pourquoi les équipes de conception doivent identifier les problèmes d’intégrité du signal, d'intégrité de l'alimentation et les problèmes thermiques plus tôt dans le processus de conception.

Dans le développement agile, il est très important de procéder au repérage de ces problèmes et à la production de recommandations de conception à plusieurs étapes de la phase de conception.

Tout flux de travail agile demande de réexaminer et de trier les modifications à apporter à une conception à plusieurs points du processus de conception.

Les simulations sont des outils précieux à intégrer dans un processus de développement et de test agile car elles permettent aux concepteurs de valider des parties d'un système complexe plus tôt dans le processus de conception et de concevoir des modifications avant le prototypage.

Développement agile et tests : l’importance des simulations

Le développement agile met l'accent sur l'adaptabilité et l'adaptation au changement.

En identifiant les changements nécessaires à une conception, à ses fonctionnalités ou à l'ensemble des caractéristiques d'un produit plus tôt dans le processus de conception, on peut réduire l'ampleur du travail nécessaire.

Les simulations au sein d'un flux de développement et de test agile pour la conception de PCB doivent se concentrer sur l'identification des problèmes dans les domaines suivants :

  • Intégrité du signal. Il s'agit là d'un domaine d'analyse évident. Des problèmes comme les bruits de fond, la diaphonie, les réflexions excessives, les interférences intersymboles et la résonance du signal peuvent être problématiques dans les conceptions à haute vitesse/haute fréquence. Les simulations sont idéales pour identifier ces problèmes pendant la phase de conception et peuvent permettre d'apporter les modifications nécessaires à la configuration.
  • Intégrité de puissance. L'étude de l'intégrité de l'alimentation à l'aide d'outils de simulation demande l'examen de problèmes comme le bourdonnement sur le PDN, l'auto-résonance dans les condensateurs de dérivation/découplage et la chute d'IR à travers votre PDN. Un bon analyseur PDN peut vous aider à examiner la distribution de la puissance dans votre carte, tandis que les outils de simulation de circuit de base peuvent vous aider à examiner les autres aspects de votre réseau de distribution de puissance lorsque les circuits intégrés numériques commutent.
  • Filtration/amplification. Les conceptions avancées de filtres/amplificateurs linéaires, peuvent avoir des fonctions de transfert compliquées et une réponse transitoire, en particulier avec les signaux à haute fréquence ou à grande vitesse. Les balayages en fréquence et les simulations dans le domaine temporel, respectivement, sont des outils standard pour valider les choix de conception dans ce domaine.
  • Effets non linéaires. Des problèmes comme l'intermodulation, l'adaptation d'impédance avec des composantes non linéaires et la stabilité non linéaire peuvent être assez difficiles à simuler sans quelques outils personnalisés de simulation. Un excellent outil de simulation fournira des modèles de circuits qui tiennent compte de la nature non linéaire de certains composants, ce qui permet d'examiner des aspects plus avancés de l'intégrité du signal dans des systèmes complexes.

En identifiant les problèmes de signal dans ces domaines (et dans d'autres) plus tôt dans le processus de conception, on peut parfois s’épargner une ou deux séries de prototypes et concevoir des conceptions plus innovantes.

Le développement de scénarios de test à un stade précoce et de manière répétée, en fonction des exigences du client et des besoins de fonctionnalité se trouve au cœur de tout flux de développement et de test Agile.

Développement agile : bien concevoir pour les tests

Comme l'intégrité du signal est une portion très importante de toute conception à haute vitesse ou haute fréquence, on doit tester certains aspects d'une carte finie dans son environnement prévu.

Les simulations sont précieuses à cet égard pendant la phase de conception, mais on doit toujours tester une carte réelle à l’issue d’un cycle de prototypage.

Il existe heureusement quelques structures de validation simples qu’on peut inclure dans une carte pour aider à examiner directement l'intégrité du signal avec un certain nombre d'instruments standard.

 

Développement agile de circuit imprimés et test avec un oscilloscope
Les résultats de la simulation peuvent vous aider à créer des cas types, et vice versa

Le développement de ce type de scénario de test du matériel est une partie importante de la conception et du développement matériel agile, pendant la conception comme pendant les phases de test.

Inclure ces structures de test permet de rassembler facilement des mesures d'interconnexions critiques et de comparer les résultats avec les simulations, mais aussi d’aider à aborder deux points importants.

Premièrement, ça aide à valider quelles hypothèses de la simulation ne sont pas réalistes, si l’analyse initiale des résultats de la simulation était incorrecte, et comment certains aspects de votre configuration (le parasitage par exemple) affectent vos interconnexions.

Deuxièmement, cela peut aider à se concentrer sur une partie de la carte pour une inspection et une simulation plus poussées. Une inspection de l'agencement et une comparaison directe avec votre agencement peuvent révéler la cause des problèmes que vous voyez dans votre tableau.

Une fois que vous avez identifié la partie spécifique de la carte qui pose problème, vous pouvez déterminer un plan d'action potentiel à l'aide de vos outils de conception et de simulation : c'est la méthode scientifique en action.

Altium Designer® vous fournit les outils de simulation dont vous avez besoin pour accélérer plusieurs analyses importantes pendant la phase de conception. Ces outils fournissent une base de référence pour la fonctionnalité que vous attendez de votre PCB.

Lorsqu'ils sont combinés aux outils de gestion des composants et des données d'Altium Concord Pro, vous disposez de toutes les fonctionnalités nécessaires pour mettre en œuvre un flux de développement et de test agile dans une seule application de conception de PCB.

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Zachariah Peterson possède une vaste expérience technique dans le milieu universitaire et industriel. Avant de travailler dans l'industrie des PCB, il a enseigné à la Portland State University. Il a dirigé son M.S. recherche sur les capteurs de gaz chimisorptifs et son doctorat en physique appliquée, recherche sur la théorie et la stabilité du laser aléatoire. Son expérience en recherche scientifique couvre des sujets tels que les lasers à nanoparticules, les dispositifs électroniques et optoélectroniques à semi-conducteurs, les systèmes environnementaux et l'analyse financière. Ses travaux ont été publiés dans diverses revues spécialisées et actes de conférences et il a écrit des centaines de blogs techniques sur la conception de PCB pour de nombreuses entreprises. Zachariah travaille avec d'autres sociétés de PCB fournissant des services de conception et de recherche. Il est membre de l'IEEE Photonics Society et de l'American Physical Society

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