Utilisation des conceptions de référence de PCB: les bonnes pratiques

Certains concepteurs adorent les conceptions de référence, et d'autres les détestent. Quelle que soit votre opinion à ce sujet, les meilleurs fabricants de composants publient les conceptions de référence pour leurs anciens et nouveaux produits pour montrer aux concepteurs un exemple d'application pour un composant. Certaines applications sont de grande qualité et peuvent être facilement adaptées à des systèmes de production. D'autres applications sont uniquement adaptées à la nomenclature et aux schémas fonctionnels, ce qui vous permet de réaliser la majeure partie de l'ingénierie du composant. Notez néanmoins que les fournisseurs de semi-conducteurs s'en servent avant tout comme un support marketing. Vous risquez donc de vous retrouver limité à un composant particulier lors de la conception de votre produit.

Si vous êtes un fabricant, une entreprise de conception ou une startup, il est essentiel de tenir compte de ces éléments. Les conceptions de référence peuvent sembler être la solution idéale pour concevoir un produit qui vaudra des millions de dollars, mais en réalité, le composant principal nécessite toujours un gros travail d'ingénierie. Les startups sont particulièrement susceptibles de tomber dans le panneau. Prenez le temps de réfléchir avant de vous concentrer sur un composant spécifique et un chipset de prise en charge simplement parce que vous voyez un exemple de produit dans une conception de référence. Si vous êtes un nouveau concepteur ou une startup récemment implantée sur le marché, et que vous vous demandez si les conceptions de référence sont adaptées à votre prochain projet, suivez ces meilleures pratiques afin de ne pas commettre d'erreurs.

Comment utiliser les conceptions de référence ?

Il existe différentes méthodes pour trouver et exploiter des conceptions de référence. Les conceptions de référence sont créées pour montrer comment un composant ou un ensemble de composants seront utilisés à des fins spécifiques.

Elles comprennent généralement les éléments suivants :

• Le schéma fonctionnel, la nomenclature et les schémas : il s'agit de la partie la plus importante des conceptions de référence, qui vous montre les interconnexions entre les principaux composants principaux et les autres composants nécessaires. 
• Les fichiers de routage de PCB : toutes les conceptions de référence ne comportent pas de routage de PCB, mais celles qui en ont un ont probablement été fabriquées et testées en tant que produit de démonstration à un moment donné. 
• Les bibliothèques de conception : les conceptions de référence comprennent des bibliothèques avec des symboles eth et des empreintes pour les composants au sein de la conception. 
• Les fichiers de fabrication : vous pouvez trouver des fichiers Gerber ou d'autres fichiers de fabrication dans un ensemble de fichiers de conception de référence.
• La prise en charge des micrologiciels ou des applications : si le produit nécessite un micrologiciel, une application embarquée, une application de bureau/mobile ou des bibliothèques de développement, vous pouvez tous les trouver dans une conception de référence.
• Le produit d'évaluation physique : certaines entreprises utilisent leurs produits d'évaluation comme conceptions de référence. Bien qu'il s'agisse d'un produit d'appel pour le fournisseur de semi-conducteurs, ce sont d'excellents outils pour développer une application en partant d'une conception de référence ou simplement pour tester les capacités du composant principal.

Les conceptions de référence n'incluent pas nécessairement tous les éléments mentionnés ci-dessus. Certaines sont juste des schémas. Il arrive même qu'elles ne disposent pas de bibliothèques de composants pour assurer la mise en œuvre de la conception de référence. En outre, certains fournisseurs de semi-conducteurs n'offrent aucune assistance. Ces éléments varient d'un fournisseur à l'autre et vous devez vous renseigner sur le niveau d'assistance que vous recevrez si vous choisissez d'utiliser une conception de référence.

Mon entreprise collabore régulièrement avec des startups pour développer un produit Gen 1. Nous mettons tout en œuvre pour que le produit soit optimisé en vue d'une fabrication en volume. Lorsque mon équipe doit créer un nouveau type d'application ou travailler avec un composant que nous n'avons jamais utilisé, je vais systématiquement voir s'il existe une conception de référence pour ce composant ou ce système. Au minimum, j'obtiens la liste des composants nécessaires pour prendre en charge le principal composant étudié. Dans le meilleur des cas, la conception d'un nouveau produit s'en trouve considérablement simplifiée. En effet, nous savons que la conception au niveau du circuit/système sera correcte, et que les sociétés de semi-conducteurs peuvent fournir des garanties à cet égard.

L'objectif n'est pas de se contenter de reproduire la conception de référence dans un nouveau système. À mon sens, cette méthode réduit simplement le temps de recherche nécessaire pour identifier les principaux composants du système. Ainsi, je peux les repérer en un coup d'œil et je comprends mieux comment ils s'intègrent. D'autres exigences doivent être intégrées aux schémas, mais la conception de référence montre bien comment ces nouvelles fonctionnalités s'intégreront à la conception.

Processus de révision de la conception de circuits imprimés pour les conceptions de référence

Si la conception de référence a été bien réalisée et illustre clairement comment concevoir rapidement les composants principaux, je l'utiliserai probablement dans la conception. En outre, cela signifie que vous pouvez vous fier à ce fabricant. Une fois les fichiers de conception reçus, vous devez effectuer plusieurs tâches avant d'intégrer les sections de la conception de référence à votre conception personnalisée.

Vérifier la présence de composants obsolètes/NRND

Si vous téléchargez une conception de référence plus ancienne, elle comprendra peut-être des composants NRND ou obsolètes. Passez en revue la conception, vérifiez la présence de ces composants, puis mettez-la à jour avec les nouveaux composants. Les outils de chaîne d'approvisionnement de votre logiciel de conception de circuits imprimés doivent vous indiquer quels composants sont NRND, obsolètes ou indisponibles.

Vérifier tous les symboles et empreintes des composants

Après avoir remplacé les composants obsolètes, vous devez vérifier que les autres composants ne contiennent pas d'erreurs. Ce n'est pas parce qu'une conception de référence a été créée par un grand fabricant de composants que ses bibliothèques contiennent uniquement des données correctes. J'ai vu des conceptions de référence provenant de grands fabricants de composants qui comportaient de nombreux symboles et empreintes erronés. Vous devez donc les vérifier les afin de vous assurer que les empreintes correspondent aux numéros de composants de la conception.

Organiser les schémas

Si vous ajoutez des fonctionnalités à une conception de référence, vous devez essayer de conserver les schémas. Pour ce faire, vous devrez probablement séparer les blocs de circuit en différentes feuilles ou créer des schémas hiérarchiques. Je préfère conserver les parties de référence et les nouvelles parties du circuit dans leurs propres feuilles. En travaillant en amont, vous identifieriez les failles dans la conception et pourrez remonter jusqu'aux fichiers de conception de référence ou personnalisés.

Évaluer la conception avec des simulations, dans la mesure du possible

Si possible, évaluez la fonctionnalité de la conception à l'aide de simulations. Vous pouvez faire cela dans le schéma car vous finirez probablement par utiliser un routage totalement différent. L'une des méthodes pour y parvenir est d'utiliser des blocs : j'examine des blocs spécifiques dans la conception avec des simulations SPICE et je m'assure qu'ils produisent le comportement électrique attendu.

Pourquoi ne devez-vous pas utiliser les routages dans les conceptions de référence ?

J'utilise généralement les conceptions de référence pour les schémas et la nomenclature. Je ne recommande pas d'adapter le routage à votre conception. Vous pouvez bien entendu le regarder pour trouver des idées concernant l'organisation des composants, et vous pouvez peut-être copier quelques blocs de circuit entre le PCB de référence et le nouveau PCB, mais c’est tout.

Voici pourquoi je ne recommande pas d'utiliser le routage du circuit imprimé dans une conception de référence :

• Le facteur de forme : le routage du PCB n'est probablement pas adapté à vos besoins en matière de facteur de forme et ne permet peut-être pas de placer d'autres composants essentiels qui ne faisaient pas partie de la conception de référence originale. 
• L'intégralité du signal et des alimentations : des problèmes d'intégrité du signal, des alimentations et des interférences électromagnétiques peuvent se cacher dans le routage du PCB. Certains grands noms de la communauté interférence/compatibilité électromagnétique évitent les notes d'application et les conceptions de référence précisément pour cette raison : les fabricants de composants ne sont pas des concepteurs de cartes et peuvent formuler des recommandations qui créent des problèmes dans le système.
• Les tests : il est parfois impossible de savoir si une conception a été testée et le niveau du test en question. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles le routage d'une conception de référence doit être examiné de près.
• Les homologations FCC, UL, etc. : si votre produit doit être testé et homologué, vous n'avez aucune garantie que le routage du circuit imprimé indiqué dans la conception de référence le sera.

Parfois, le routage dans une conception de référence est désorganisé. Bien qu'il puisse fonctionner, il n'est généralement créé qu'à titre d'exemple et il faudrait y apporter des modifications majeures avant de le produire.

Si vous avez besoin de trouver une conception de référence, recherchez simplement votre application sur votre moteur de recherche préféré. Vous trouverez probablement plusieurs options proposées par différents fabricants de composants. Elles peuvent être présentées sous n’importe quel format, mais les outils de conversion d’Altium Designer® vous permettent de prendre n’importe quelle conception de référence et de démarrer un nouveau projet. Les outils de composants vous aident également à identifier et placer de nouveaux composants dans vos conceptions avec des symboles et des empreintes vérifiés.

Lorsque vous avez terminé votre conception et que vous souhaitez transmettre des fichiers à votre fabricant, la plateforme Altium 365™ vous permet de collaborer et de partager vos projets avec une grande facilité. Tout cela n'est qu'un aperçu des possibilités offertes par Altium Designer sur Altium 365. Vous pouvez consulter la page produit pour obtenir une description plus détaillée des fonctionnalités ou visionner l’un des webinaires à la demande.