Best practice per l'utilizzo delle progettazioni di riferimento PCB

Alcuni designer amano le progettazioni di riferimento (reference design), mentre altri le odiano. A prescindere dalle tue preferenze, le migliori aziende di componenti rilasciano progettazioni di riferimento per prodotti nuovi o già esistenti al fine di mostrare ai progettisti un esempio di applicazione per un componente. Alcune progettazioni di riferimento sono di altissima qualità e potrebbero essere facilmente adattate ai sistemi di produzione. Altri design di riferimento sono validi solo per la distinta base e il diagramma a blocchi, lasciando a te la maggior parte della progettazione del componente. Il motivo principale per cui i fornitori di semiconduttori rilasciano le progettazioni di riferimento è che sono un veicolo di marketing e potrebbero portarti a scegliere uno specifico componente per il tuo prodotto.

Se sei un OEM, un'azienda di progettazione o una piccola startup, questi sono punti importanti da considerare. Le design reference possono sembrare una strada facile per arrivare a un prodotto da milioni di dollari, ma la verità è che richiedono comunque di intervenire in modo significativo nella progettazione del componente principale. Le startup tendono ad affidarsi ciecamente alle progettazioni di riferimento, ma è meglio pensarci bene prima di rimanere ancorati a un componente specifico e supportare un chipset solo per aver visto un prodotto di esempio in una progettazione di questo tipo. Se sei un progettista o una startup alle prime armi e ti stai chiedendo se una progettazione di riferimento potrebbe essere una buona opzione per il tuo prossimo progetto, segui queste best practice in modo da non commettere errori.

Come utilizzare le progettazioni di riferimento

Ci sono diversi modi per trovare e utilizzare progettazioni di riferimento per progetti PCB. Le progettazioni di riferimento sono create per mostrare come un componente o una linea di componenti specifici vengono utilizzati per un'applicazione specifica. In genere queste progettazioni comprendono i seguenti elementi:

• Diagramma a blocchi, distinta base e schematici: questa è la parte più importante di una progettazione di riferimento poiché mostra come sono collegati i componenti principali e quali altri componenti sono necessari per l'applicazione specifica. 
• File di layout PCB: non tutte le progettazioni di riferimento includono un layout PCB, ma quelle che lo fanno sono state probabilmente prodotte e testate come prodotto dimostrativo almeno una volta. 
• Librerie di progetto: le progettazioni di riferimento includono librerie con simboli eth e footprint relativi ai componenti del progetto. 
• File di produzione: potresti trovare dei file Gerber o di altro tipo in un set di file di design di riferimento.
• Supporto firmware o applicazione: se il prodotto richiede un firmware, un'applicazione integrata, un'applicazione desktop/mobile o delle librerie di sviluppo, potresti trovare tutti questi elementi in un design reference.
• Prodotto di valutazione fisica: alcune aziende utilizzano i prodotti di valutazione come progettazioni di riferimento. Sebbene siano prodotti civetta per il fornitore di semiconduttori, sono ottimi strumenti per sviluppare un'applicazione partendo da una progettazione di riferimento o semplicemente per testare le capacità del componente principale.

Non tutte le progettazioni di riferimento includono tutti gli elementi dell'elenco precedente. Alcune includono solo degli schemi e potrebbero anche non avere librerie di componenti per supportare l'implementazione della progettazione stessa. Alcuni fornitori di semiconduttori non offrono alcun tipo di supporto. Per questo motivo è importante verificare quale livello di supporto si riceverà quando si sceglie di utilizzare una progettazione di riferimento.

La mia azienda collabora spesso con le startup per sviluppare un prodotto Gen-1, e lavoriamo per rendere il prodotto pronto per l'ottimizzazione in vista della produzione in serie. Ogni volta che il mio team deve creare un nuovo tipo di applicazione o lavoriamo con un componente che non abbiamo mai usato, mi occupo sempre di verificare se esiste una progettazione di riferimento per quel componente o sistema. Come minimo, fornisce una distinta base dei materiali necessari solo per supportare il componente principale sul quale sto raccogliendo informazioni. Nel migliore dei casi, riduce notevolmente i rischi legati alla progettazione di un nuovo prodotto, semplicemente perché ci dà la certezza che la progettazione a livello di circuito/sistema sarà corretta e le aziende produttrici di semiconduttori possono fornire garanzie in merito.

L'obiettivo non è banalmente replicare la progettazione di riferimento in un nuovo sistema. Dal mio punto di vista, riduce semplicemente il tempo di ricerca necessario per individuare i componenti principali del sistema. Infatti, mi consente di vedere rapidamente quali sono i principali componenti coinvolti e di farmi una buona idea di come si combinano tra loro ad alto livello. C'è sempre qualche requisito aggiuntivo da progettare negli schematici, ma la progettazione di riferimento dà comunque un'idea di come queste funzionalità aggiuntive si adatteranno al progetto.

Processo di revisione della progettazione PCB per design di riferimento

Se il design di riferimento è abbastanza buono e illustra in modo chiaro come progettare rapidamente alcuni componenti principali, è probabile che li utilizzerò nel mio progetto e il produttore di componenti si sarà guadagnato la mia fiducia. Una volta ottenuti i file di progetto, ci sono alcune attività da svolgere prima di incorporare le sezioni della progettazione di riferimento nel progetto personalizzato.

Verificare la presenza di componenti obsoleti/NRND

Se scarichi una progettazione di riferimento più datata, è possibile che includa componenti che sono diventati NRND o obsoleti. Assicurati di verificare la progettazione, controllare i componenti uno ad uno e aggiornarla con nuove parti. Gli strumenti per la catena di fornitura nel tuo software di progettazione PCB dovrebbero mostrarti quali componenti sono NRND, obsoleti o non disponibili.

Controllare tutti i simboli e i footprint dei componenti

Dopo aver sostituito i componenti obsoleti, dovresti controllare i componenti rimanenti per verificare la presenza di eventuali errori. Solo perché una progettazione di riferimento è stata creata da un grande produttore di componenti non significa che le librerie non contengano dati errati. Ho visto progettazioni di riferimento dei principali produttori di componenti con molti simboli e footprint errati. Tutti i simboli e i footprint devono essere controllati per garantire che corrispondano ai numeri di parte nel progetto.

Mantenere l'organizzazione degli schematici

Se stai aggiungendo più funzionalità a una progettazione di riferimento, dovresti cercare di mantenere gli schematici. Ciò potrebbe comportare la separazione dei blocchi di circuito dalla progettazione di riferimento in fogli diversi o la creazione di schematici gerarchici. Personalmente, preferisco mantenere le parti di riferimento e le parti del circuito più recenti separate nei rispettivi fogli. Un piccolo lavoro sul front-end consente di identificare i bug nella progettazione e risalire ai file della progettazione di riferimento distinguendoli da quelli personalizzati.

Valutare il progetto con simulazioni ove possibile

Se possibile, valuta la funzionalità del progetto con le simulazioni. Questa operazione è molto utile nello schematico, in quanto probabilmente finirai comunque per usare un layout completamente diverso. La modalità con cui eseguire questa fase è a blocchi, cioè esaminando blocchi specifici nel progetto con simulazioni SPICE e assicurandosi che producano il comportamento elettrico previsto.

Come non dovresti utilizzare i layout nelle progettazioni di riferimento

Personalmente, preferisco utilizzare una progettazione di riferimento solamente per gli schemi e la distinta base. Non consiglierei di adottare il layout del PCB e provare ad adattarlo alla propria progettazione. Puoi certamente prendere in considerazione il layout per farti un'idea su come organizzare i componenti, e potresti riuscire a copiare alcuni blocchi circuitali dal PCB di riferimento al nuovo PCB, ma mi limiterei a questo.

Ci sono diversi motivi per cui non consiglierei di utilizzare il layout PCB di una progettazione di riferimento:

• Fattore di forma: probabilmente il layout PCB non è predisposto per soddisfare i requisiti del fattore di forma e potrebbe non soddisfare il posizionamento di altri componenti critici che non fanno parte della progettazione di riferimento originale. 
• SI/PI: il layout del PCB potrebbe comportare problemi con l'integrità del segnale e dell'alimentazione oltre a problemi di interferenza elettromagnetica. Alcuni nomi importanti del mondo EMI/EMC evitano le note applicative e le progettazioni di riferimento proprio per questo motivo: i produttori di componenti non sono progettisti di schede e potrebbero dare consigli che creano problemi al sistema.
• Test: non è sempre possibile sapere se il progetto è stato testato e quale livello di test è stato applicato. Questo è uno dei motivi principali per cui il layout di una progettazione di riferimento dovrebbe essere esaminato attentamente.
• FCC, UL o altre certificazioni: se stai sviluppando qualcosa che richiede test e certificazioni, non avrai alcuna garanzia che il layout PCB nella progettazione di riferimento riceverà la certificazione.

A volte il layout PCB nelle progettazioni di riferimento è piuttosto disordinato. Anche se potrebbe risultare valido a livello funzionale, normalmente il layout viene creato solo a titolo di esempio e richiede importanti modifiche prima di essere pronto per un sistema di produzione.

Se hai bisogno di trovare una progettazione di riferimento, apri il motore di ricerca che preferisci e inizia a cercare la tua applicazione. Potresti trovare diverse opzioni di diverse aziende produttrici di componenti. I progetti possono presentarsi in qualsiasi formato, ma con gli strumenti di conversione in Altium Designer® potrai prendere una qualsiasi progettazione di riferimento e iniziare con un nuovo progetto. Gli strumenti relativi ai componenti ti aiuteranno anche a trovare e inserire nuove parti nei tuoi progetti con simboli e footprint verificati.

Quando avrai completato il progetto e vorrai inviare i file al tuo produttore, la piattaforma Altium 365™ ti permetterà di semplificare la collaborazione e la condivisione dei tuoi lavori. Questo è solo un assaggio di tutto ciò che è possibile fare con Altium Designer su Altium 365. Richiedi una prova gratuita del prodotto per testare le funzionalità e gli strumenti o seguire uno dei corsi o webinars on demand.