Capturez avec confiance tous les détails de conception dans la documentation de conception de PCB

Le document de conception doit capturer tous les aspects de la conception d'un système. Cela inclut la spécification, l'intention de conception, le processus de conception et la traçabilité par rapport à la spécification. Ce n'est qu'alors que le concepteur peut être confiant que toutes les informations de conception pertinentes ont été capturées en un seul endroit. Ce document est destiné à être un guide pour vous inciter à réfléchir à la manière de capturer les détails de conception au-delà des dessins de fabrication et d'assemblage.

INTRODUCTION

L'un des aspects les plus importants mais souvent évités de la documentation d'une conception est le document de conception formel. Trop souvent, nous terminons la conception, générons les documents de fabrication, d'assemblage et de validation puis considérons le travail comme terminé. Capturer correctement la spécification du système, l'intention de conception, le processus de conception et la traçabilité par rapport à la spécification est une tâche longue et ardue mais très nécessaire.

La capture des détails de conception dans la documentation de l'éditeur de pcb doit commencer dès les étapes de planification de toute conception et commence par la spécification. Si la conception ciblée par le document de conception est un sous-système d'un système plus large, la spécification du système global doit être présentée puis ces parties de la spécification du système qui se répercutent dans le sous-système doivent être abordées. Tout au long du processus de conception, le document de conception devient un document vivant, qui grandit avec le processus de conception à mesure que chaque sous-circuit est conçu et mis en œuvre.

L'intention du document de conception est de capturer les informations de conception pertinentes au-delà de la portée du schéma, des dessins de fabrication et d'assemblage.

LA SPÉCIFICATION

La phase de spécification est un autre domaine souvent négligé ou évité en raison de contraintes de temps et de budget. Par conséquent, du temps et des ressources doivent être alloués dès le début pour aborder le développement adéquat de la spécification. Lorsque je travaille dans un environnement de startup où le temps et l'argent sont précieux, il m'est arrivé à plusieurs reprises d'être chargé de concevoir des produits avec des spécifications vagues ou inexistantes. Cette approche est pleine de périls. Concevoir selon une spécification inexistante ou changeante aboutit à une histoire de développement sans fin. La spécification est là pour vous dire ce que vous devez accomplir et vérifier lorsque la conception est terminée. Trop souvent, une mentalité de « nous pouvons l'améliorer » persiste et le projet dépasse le budget et prend du retard, des raisons clés pour ne pas avoir traité la spécification dès le départ.

Souvent, la spécification du dispositif abordé dans le document de conception sera un sous-système d'un système beaucoup plus large. La spécification du système global est présentée, puis les parties de la spécification du système qui s'appliquent au dispositif en question sont présentées de manière logique et ordonnée.

La spécification doit inclure (mais ne se limite pas à) :

- Fonction (quelle est l'intention du sous-système)

- Environnement opérationnel (température, humidité, etc.)

- Interfaces avec d'autres sous-systèmes

- Budget énergétique

- Tensions d'alimentation disponibles

- Contraintes mécaniques taille/poids/forme

- Exigences de choc et de vibration

- Thermique (refroidissement disponible, contraintes d'émission thermique radiée, etc.)

- EMI rayonnée, conduite et susceptibilité

- Fiabilité.

De plus, la liste continue…

Vue d'ensemble du système

La vue d'ensemble du système décrit le système dans un récit en utilisant le moins de termes techniques possible. Il s'agit d'une description de l'architecture système de haut niveau et doit inclure un diagramme architectural montrant les différents sous-systèmes et leurs interfaces de connexion. Les interfaces avec d'autres sous-systèmes externes doivent également être abordées dans le récit et le diagramme.

Considérations de conception

Les considérations de conception décrivent toutes les contraintes dans la conception du système. Cette section doit faire référence à toute étude comparative réalisée ainsi qu'à toute hypothèse faite par l'équipe de conception dans le développement de la conception du système. Cette section doit se référer à la spécification pour la traçabilité.

Conception de sous-circuit

La section de conception de sous-circuit détaille chaque sous-circuit tel que les oscillateurs, amplificateurs, MCU et autres blocs fonctionnels systèmes granulaires. Chaque sous-circuit doit avoir sa section contenant (mais ne se limite pas à) :

Titre

Le titre doit être descriptif du fonctionnement du circuit.

Théorie de fonctionnement

La théorie de fonctionnement doit décrire la fonctionnalité du circuit en détail technique de bas niveau. Si applicable, une référence à l'élément de spécification rempli par le sous-circuit doit être référencée pour la traçabilité.

Schéma de circuit

Le schéma du circuit, Figure 1, peut être directement copié depuis l'outil de capture schématique si cette fonctionnalité est prise en charge. Sinon, un outil d'édition graphique doit être utilisé.

Figure 1 : Le schéma du circuit peut être copié depuis l'outil de capture schématique.

Calculs de Conception

Tous les calculs pour les valeurs des composants doivent être présentés tels que la dissipation de puissance de tous les composants le cas échéant, les constantes de temps des filtres et tout autre paramètre de performance du circuit calculé.

Résultats de Simulation

Si des simulations sont effectuées sur le sous-circuit, les résultats doivent être présentés. Une caractérisation technique détaillée des résultats de simulation doit également être fournie. Si applicable, une référence à l'élément de spécification rempli par le sous-circuit devrait être mentionnée pour la traçabilité.

Figure 2 : Les résultats de simulation doivent être inclus.

Architecture de l'Interface

L'architecture de l'interface du sous-système décrit dans le document de conception doit être décrite en détail technique de bas niveau. Toute configuration matérielle négociée entre les sous-systèmes doit être discutée en détail et référencée par rapport à la spécification.

Caractéristiques Mécaniques

La section des caractéristiques mécaniques contient les propriétés physiques de la conception. Les informations transmises dans cette section doivent inclure, mais sans s'y limiter, la forme de la carte, les dimensions, le poids, le centre de masse (le cas échéant) et les caractéristiques clés. Le cas échéant, une référence à l'élément de spécification rempli devrait être citée. Cette section doit contenir un schéma du système fini, montré dans l'exemple de la Figure 3, notant les caractéristiques clés telles que les dimensions, les indicateurs, la connexion des câbles, les grands composants et toute autre caractéristique significative de la conception.

Figure 3 : Les dimensions mécaniques et les caractéristiques clés sont détaillées dans les dessins mécaniques.

Analyse du système

Lorsque le cahier des charges l'exige, une analyse finale du système doit être menée. Le design final est modélisé et analysé pour vérifier que ce dernier répond aux spécifications. Le type de données à présenter dans cette section finale remonte aux exigences du système pour la thermique, les chocs et vibrations, la fiabilité, l'EMI et la forme, l'ajustement et la fonction. Un modèle 3D est également souvent requis pour compléter la documentation de conception finale.

CONCLUSION

Le document de conception est un document vivant et une partie très nécessaire de chaque conception. Il fournit une traçabilité par rapport au cahier des charges et est essentiel pour déterminer quand la phase de conception est complète. La documentation de conception n'est pas un remplacement pour les documents traditionnels de fabrication et d'assemblage du matériel mais doit être vue comme capturant l'ensemble du processus de conception.