Cattura con fiducia tutti i dettagli di progettazione nella documentazione del design PCB

Il documento di progettazione deve catturare tutti gli aspetti della progettazione di un sistema. Questo include la specifica, l'intento di progettazione, il processo di progettazione e la tracciabilità rispetto alla specifica. Solo allora il progettista può essere sicuro che tutte le informazioni di progettazione pertinenti siano state raccolte in un unico luogo. Questo documento è inteso come una linea guida per invitarvi a considerare come catturare i dettagli di progettazione oltre ai disegni di fabbricazione e assemblaggio.

INTRODUZIONE

Uno degli aspetti più importanti ma spesso evitati nella documentazione di una progettazione è il documento di progettazione formale. Troppo spesso finiamo la progettazione, generiamo documenti di fabbricazione, assemblaggio e validazione e poi consideriamo il lavoro concluso. Catturare correttamente la specifica del sistema, l'intento di progettazione, il processo di progettazione e la tracciabilità rispetto alla specifica è un compito che richiede tempo e fatica ma è molto necessario.

La cattura dei dettagli di progettazione nella documentazione dell'editor pcb deve iniziare nelle fasi di pianificazione di qualsiasi progettazione e parte dalla specifica. Se il design oggetto del documento di progettazione è un sottosistema di un sistema più grande, la specifica del sistema complessivo deve essere presentata e poi quelle parti della specifica del sistema che si riversano nel sottosistema devono essere affrontate. Durante il processo di progettazione, il documento di progettazione diventa un documento vivente, che cresce con il processo di progettazione man mano che ogni sottocircuito viene progettato e implementato.

L'intento del documento di progettazione è di catturare le informazioni di progettazione pertinenti oltre l'ambito dello schema, dei disegni di fabbricazione e assemblaggio.

LA SPECIFICA

La fase di specifica è un altro ambito spesso trascurato o evitato a causa di vincoli di tempo e di budget. Pertanto, tempo e risorse devono essere allocati in anticipo per affrontare lo sviluppo adeguato della specifica. Quando si lavora in un ambiente di startup dove tempo e denaro sono preziosi, mi sono trovato in diverse occasioni a dover progettare prodotti con specifiche vaghe o inesistenti. Questo approccio è pieno di pericoli. Progettare in base a una specifica inesistente o variabile risulta in uno sviluppo senza fine. La specifica serve a indicare cosa si deve realizzare e a verificare quando il design è completo. Troppo spesso persiste una mentalità del "possiamo migliorarlo", e il progetto finisce per superare il budget e essere in ritardo, principali motivi per non aver affrontato la specifica inizialmente.

Spesso la specifica del dispositivo trattato nel documento di design sarà un sottosistema di un sistema molto più grande. Viene presentata la specifica del sistema complessivo, e poi le parti della specifica del sistema che si applicano al dispositivo in questione vengono presentate in modo logico e ordinato.

La specifica dovrebbe includere (ma non limitarsi a):

- Funzione (cosa si intende fare con il sottosistema)

- Ambiente operativo (temperatura, umidità, ecc.)

- Interfacce con altri sottosistemi

- Budget energetico

- Tensioni di alimentazione disponibili

- Vincoli meccanici dimensione/peso/forma

- Requisiti di shock e vibrazione

- Termico (raffreddamento disponibile, vincoli di emissione termica radiata, ecc.)

- EMI radiata, condotta e suscettibilità

- Affidabilità.

Inoltre, l'elenco continua...

Panoramica del Sistema

La panoramica del sistema descrive il sistema in modo narrativo utilizzando il minor numero possibile di termini tecnici. Questa è una descrizione dell'architettura di sistema ad alto livello e dovrebbe includere un diagramma architetturale che mostra i vari sottosistemi e le loro interfacce di collegamento. Le interfacce con altri sottosistemi esterni dovrebbero essere trattate sia nella narrazione che nel diagramma.

Considerazioni di Design

Le considerazioni di design descrivono eventuali vincoli nel design del sistema. Questa sezione dovrebbe fare riferimento a qualsiasi studio comparativo condotto così come a qualsiasi ipotesi fatta dal team di progettazione nello sviluppo del design del sistema. Questa sezione dovrebbe fare riferimento alla specifica per tracciabilità.

Progettazione del Sotto-circuito

La sezione di progettazione del sotto-circuito suddivide ogni sotto-circuito come oscillatori, amplificatori, MCU e altri blocchi funzionali del sistema granulare. Ogni sotto-circuito dovrebbe avere la sua sezione contenente (ma non limitato a):

Titolo

Il titolo dovrebbe essere descrittivo del funzionamento del circuito.

Teoria di Funzionamento

La teoria di funzionamento dovrebbe descrivere la funzionalità del circuito in dettaglio tecnico di basso livello. Se applicabile, un riferimento alla voce della specifica soddisfatta dal sotto-circuito dovrebbe essere citato per tracciabilità.

Diagramma del Circuito

Il diagramma del circuito, Figura 1, può essere copiato direttamente dallo strumento di cattura schematica se questa funzionalità è supportata. Altrimenti, deve essere impiegato uno strumento di editing grafico.

Figura 1: Il diagramma del circuito può essere copiato dallo strumento di cattura schematica.

Calcoli di Progettazione

Qualsiasi calcolo per i valori dei componenti deve essere presentato, come la dissipazione di potenza di tutti i componenti dove applicabile, le costanti di tempo dei filtri e qualsiasi altro parametro di prestazione del circuito calcolato.

Risultati delle Simulazioni

Se vengono eseguite simulazioni sul sottocircuito, i risultati devono essere presentati. Deve essere fornita anche una caratterizzazione tecnica dettagliata dei risultati della simulazione. Se applicabile, deve essere fatto riferimento all'elemento di specifica soddisfatto dal sottocircuito per la tracciabilità.

Figura 2: I risultati delle simulazioni devono essere inclusi.

Architettura dell'Interfaccia

L'architettura dell'interfaccia del sottosistema descritto nel documento di progettazione deve essere descritta in dettaglio tecnico di basso livello. Qualsiasi configurazione hardware negoziata tra i sottosistemi deve essere discussa in dettaglio e fatta riferimento alla specifica.

Caratteristiche Meccaniche

La sezione delle caratteristiche meccaniche contiene le proprietà fisiche del progetto. Le informazioni trasmesse in questa sezione dovrebbero includere, ma non limitarsi a, forma della scheda, dimensioni, peso, centro di massa (se applicabile) e caratteristiche chiave. Dove appropriato, dovrebbe essere citato un riferimento all'elemento di specifica soddisfatto. Questa sezione dovrebbe contenere un diagramma del sistema finito, mostrato nell'esempio in Figura 3, notando caratteristiche chiave come dimensioni, indicatori, connessione dei cavi, componenti grandi e qualsiasi altra caratteristica significativa del progetto.

Figura 3: Le dimensioni meccaniche e le caratteristiche chiave sono dettagliate nei disegni meccanici.

Analisi del Sistema

Quando la specifica lo richiede, deve essere condotta un'analisi finale del sistema. Il progetto finale viene modellato e analizzato per verificare che soddisfi la specifica. Il tipo di dati da presentare in questa sezione finale risale ai requisiti di sistema per termico, shock e vibrazione, affidabilità, EMI e forma, adattabilità e funzione. Spesso è richiesto anche un modello 3D per completare la documentazione del progetto finale.

CONCLUSIONE

Il documento di progettazione è un documento vivente e una parte molto necessaria di ogni progetto. Fornisce tracciabilità rispetto alla specifica ed è fondamentale per determinare quando la fase di progettazione è completa. La documentazione di progettazione non sostituisce i tradizionali documenti di fabbricazione e assemblaggio hardware ma dovrebbe essere vista come la cattura dell'intero processo di progettazione.