Comment adopter une approche modulaire pour simplifier votre processus de conception de circuit imprimé ?

Lors de mon premier voyage à Yosemite, j'ai eu les yeux plus gros que le ventre. De grandes montagnes, une mauvaise planification, et je me suis retrouvé à la merci d'une cheminée serrée. Un bivouac d'urgence plus tard je devais abandonner mon projet et je me suis retrouvé dans la vallée, les yeux fixés sur la montagne que je n'ai pas pu conquérir. Parfois, la conception de circuit imprimé peut se terminer comme ma tentative d'escalade ratée si elle n'est pas correctement planifiée lors du passage des spécifications conceptuelles à la conception réelle.  Vous devez tenir compte simultanément de nombreux facteurs en vous interrogeant par exemple sur l'emplacement des composants principaux pour optimiser l'espace et la performance, et l'ordre de placement des composants. Vous devrez également tenir compte des emplacements des sous-systèmes et déterminer ceux qui permettront d'obtenir les pistes les plus rationnelles possibles. Ces décisions initiales peuvent être décourageantes et conduire soit à la procrastination ou à l'obligation de tout refaire depuis le début.

Pour aider les concepteurs à surmonter leur blocage, je simplifie les concepts de la conception en les modularisant sous forme de composants virtuels.

^{Bien définir les différents composants est une étape importante dans le processus de conception. Source de l'image : utilisateur Flickr Uwe Hermann (CC BY 2.0)}

Escaladez par étapes

Tout comme un grimpeur aborde une montagne, divisez votre conception de circuit imprimé en « étapes » gérables et abordez chaque étape individuellement jusqu'à ce que vous parveniez au sommet. Pour démarrer votre conception, trouvez les zones de la conception qui sont indépendantes ou dont vous comprenez bien l'interface. Ces sections devront éventuellement être conçues en détail, mais au début, nous devons seulement savoir qu'elles existent sur la carte. Une fois ces sections identifiées, vous pouvez les bloquer temporairement en utilisant un signet que nous utiliserons comme une « boîte noire ». Comme en planifiant un chemin d'escalade, vous pourrez vous focaliser sur la vue d'ensemble, et revenir par la suite en arrière pour traiter individuellement chaque section. L'utilisation de signets dans votre conception pour définir les priorités des sections de votre routage est couramment appelée « conception modulaire ».

Si vous y réfléchissez, plusieurs composants que nous utilisons réellement dans nos conceptions sont des boîtes noires pour deux raisons :

1. Ils présentent une interface bien définie avec leurs brochages et spécifications.

2. Nous savons que leur performance est prédéfinie et spécifique à leur interface. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de définir comment ils fonctionnent à l'intérieur de leur interface. 

Imaginez combien votre projet serait compliqué si vous aviez à représenter les détails internes de tous les amplificateurs opérationnels, processeurs, régulateurs, etc. Il serait extrêmement complexe. 

Nous pouvons développer ce concept de signets pour amorcer le processus de conception.  Vous aurez souvent un point de départ pour comprendre comment segmenter votre conception en étapes gérables si vous êtes resté organisé. Vous souvenez-vous de la documentation de votre projet ? Les organigrammes, les aperçus de conception, et la documentation utilisateur, doivent présenter la fonction de votre conception à un haut niveau. Tout comme votre routage de circuit imprimé modulaire, ces documents se focalisent sur la vue d'ensemble de votre conception et constituent d'excellentes ressources pour modulariser initialement votre routage de circuit imprimé.

Que vous disposiez de ces documents ou non, je vous recommande de répéter les étapes suivantes jusqu'à ce que le concept de la conception soit assez simple à réaliser :

• Trouvez un sous-système ou un groupe fonctionnel que vous pouvez modulariser.
• Identifiez tous les composants qui font partie du groupe.
• Identifiez les entrées et les sorties (c.-à-d. l'interface) du groupe.
• Créez une boîte noire pour représenter le groupe et ses interfaces.
• Remplacez les composants identifiés par une boîte noire dans votre conception.

Une fois vous avez défini vos modules, faites une première passe sur votre schéma ou circuit imprimé en utilisant des boîtes noires juste pour avoir une idée sur les relations qui existent entre elles. Construire l'ensemble de la conception doit être plutôt simple. Une fois que c'est fait, vous pouvez commencer à concevoir les contenus de vos boîtes noires individuelles. Vous pourrez également modulariser les sous-systèmes à l'intérieur de ceux-ci. La modularisation fonctionne à tous les niveaux.

^{L’approche modulaire simplifie la construction de l’ensemble de la conception. Source de l'image : utilisateur Flickr Steve Marple (CC BY 2.0)}

Outils et techniques de modularisation

La plupart des logiciels de conception proposent des fonctionnalités qui vous aident à modulariser votre conception. Vous pouvez ainsi représenter vos modules dans l'environnement du projet de la manière qui a le plus de sens pour vous et votre équipe. Voici quelques idées couramment utilisées :

Outils de dessin

Placez des formes dessinées en utilisant les outils de dessin. Utilisez une boîte simple ou quelque chose de plus créatif si ça vous paraît utile. Utilisez un outil de dessin linéaire pour afficher les connexions avec les autres parties de la conception.

Composants personnalisés

Certains logiciels de conception vous permettent de définir des composants personnalisés si vous ne trouvez pas tout ce dont vous avez besoin dans leurs bibliothèques de composants. Vous pouvez même définir les propriétés électriques du composant de façon assez précise pour l'inclure dans un schéma fonctionnel.

Notes

Utilisez du texte pour représenter votre boîte noire, ou ajoutez du texte écrit à une forme dessinée. Il peut également être utile d'écrire une note descriptive pour garder trace de vos intentions en ajoutant la boîte noire. Faites pointer la note sur la partie de la conception à laquelle elle s'applique à l'aide d'une flèche.

Tâches

Créez des rappels pour vous même concernant la conception des contenus de vos boîtes noires sous forme de tâches. Vous devez pouvoir accéder aux tâches partout dans un projet, les affecter à un propriétaire, les classer et les marquer comme terminées lorsqu'elles sont exécutées.

Organisez facilement

Depuis ma première expérience à Yosemite, j'ai constaté qu'une meilleure planification du chemin réduit nettement l'inconfort. La modularisation de votre conception de circuit imprimé suit le même principe et, heureusement, il existe même des programmes qui peuvent vous aider à le faire. Altium Designer peut vous aider à modulariser votre conception, à suivre et à analyser votre progression. De cette façon, vous passerez moins de temps à tracer désespérément pour essayer de sortir d'une mauvaise situation, et plus de temps à concevoir un excellent produit.