Come Creare Simbolo Schematico e Footprint di un Test Point in Altium Designer

Il test bare-board è un po' il momento della verità in cui il proprio produttore e il team di progettazione appurano se una scheda abbia superato un'ispezione. 

Alcune fixture di base dei test e i punti di testing devono essere indicati nel proprio schematico e nel layout del PCB, soprattutto quando sono determinanti per la valutazione della funzionalità della scheda. 

Allora qual è il modo migliore per farlo?

Si potrebbe delegare il produttore per l’assegnazione dei test point, ma per i blocchi di circuito fondamentali, è opportuno valutare come posizionarli in prima persona. 

A seconda del proprio layout e dei componenti, il produttore potrebbe non essere in grado di raggiungere i pad esistenti su ogni componente fondamentale durante un test in-circuit (ICT). 

Tuttavia, è possibile creare i propri dati di simboli schematici e footprint di test point da utilizzare nella scheda mediante gli strumenti di CAD in Altium Designer. 

È quindi possibile posizionare facilmente il proprio simbolo e il footprint lungo la scheda utilizzando gli editor di schematici e layout.

Cos'è un Test Point PCB?

Molto banalmente, un test point PCB è un pad elettrico o un via che può essere sondato durante un ICT. 

Questi punti sono utilizzati per monitorare la tensione, la corrente e/o il comportamento del segnale in circuiti specifici. 

Possono anche essere usati per iniettare segnali in un circuito. Un pad su un componente esistente o un via specifico in un layout esistente possono essere assegnati come test point. 

L'altra opzione è di creare test point personalizzati nello schematico e importarli nel proprio layout durante l'acquisizione. 

Questa è un’ottima idea se si sospetta che il pad di un componente non sarà accessibile con la sonda dopo l'assemblaggio, oppure se si desidera tenere traccia dei test point direttamente nel proprio schematico.

I caratteristici test point pad o via non sono ideali per tutti i circuiti e i dispositivi, in quanto potrebbero distorcere il comportamento del segnale ad edge rate e frequenze estremamente elevati. 

Se si posiziona un pad personalizzato come test point, esso occuperà una modesta quantità di spazio nel layout. Ciononostante, sono comunque utili per un’ampia gamma di misurazioni. 

Se si sta operando in regime di altissima velocità/altissima frequenza e si necessita di effettuare rilevazioni accurate del comportamento del segnale sulle interconnessioni, è opportuno usare alcune strutture di validazione su una scheda prototipo o un coupon di test.

Creazione di un Simbolo Schematico di Test Point

Il primo passo nella creazione di un test point personalizzato consiste nel creare un simbolo schematico. 

A tal fine, si crea in sostanza un componente personalizzato, per cui sarà necessario disporre di una libreria di schematici (file .SchLib) e di una libreria di footprint (file .PcbLib) allegate al proprio progetto. 

Con queste librerie, è possibile archiviare i dati dei componenti personalizzati e persino importare tali dati in un nuovo progetto.

Lo schematico seguente mostra un circuito convertitore buck TPS62291DRVR con annesso LED. 

Supponiamo di voler sondare la tensione in uscita da questo regolatore; avremmo bisogno di effettuare una misurazione tra VCC e ground, il che richiede due test point. 

La creazione di simbolo schematico e footprint di un test point personalizzato consente di scegliere la dimensione del pad che si preferisce per il test point in oggetto, da inserire poi nello schematico. 

Creare un Nuovo Simbolo Schematico

Il primo passaggio è quello di aprire la propria libreria di schematici (il file .SchLib) e creare un nuovo componente. 

Nel pannello SCH Library, fare clic sul pulsante "Add" per creare un nuovo simbolo.

Apparirà un piccolo box e sarà possibile assegnare un nome al nuovo componente; chiamerò il mio "Testpoint1".

Dopo aver fatto clic su OK, sarà visualizzato un editor di simboli vuoto. Da qui, è possibile tracciare un simbolo schematico di test point personalizzato utilizzando gli strumenti nel menu Place, oppure si può usare l'opzione Symbol Wizard nel menu Tools. 

Ho disegnato un cerchio utilizzando lo strumento arco e ho piazzato un pin sul mio test point. 

Quando si posiziona il pin, la selezione nel box Electrical Type nel pannello Properties deve essere impostata su "Passive" per un test point generico. Tuttavia, è possibile posizionarlo come input, output, I/O o altra proprietà, a seconda di come verrà utilizzato questo test point.

Dopo aver tracciato il simbolo schematico di test point, aprire il pannello Properties e inserire Design Item ID, Designator e Comment (si veda sopra). Nel box a discesa "Type", va selezionato "Standard (No BOM)", poiché ciò definirà un componente standard che non compare nella BOM. Una volta terminate queste attività, è tutto pronto per creare un footprint.

Creazione di un Footprint

A questo punto è necessario creare un footprint da associare al simbolo schematico di test point.

 Aprire la libreria PCB (il file .PcbLib) e poi aprire il pannello PCB Library. Fare clic sul pulsante "Add" per creare un nuovo footprint. Apparirà un editor grafico vuoto. 

Fare clic sul pulsante “Edit” nel pannello PCB Library per modificare il nome e il tipo di footprint. Sarà visualizzato il box nell'immagine qui sotto. Ho rinominato il mio footprint "Testpoint1" e ho impostato il tipo di footprint su "Standard (No BOM)".

Poiché la maggior parte dei test point sono appunto pad, si può semplicemente posizionare un pad nell'editor utilizzando gli strumenti nella parte superiore della finestra. 

La geometria del pad corrisponderà alle dimensioni di uno dei propri template di pad. 

Dopo aver posizionato un pad, fare clic con il tasto destro su di esso e quindi cliccare su Properties. 

Da qui, è possibile selezionare un altro template di pad oppure creare un pad interamente personalizzato.

Innanzitutto, assicurarsi di impostare il designatore per questo pad in modo che corrisponda al designatore utilizzato nell'editor dei simboli schematici. 

È possibile selezionare il layer che si vuole utilizzare per posizionare questo test point; normalmente lo si posiziona proprio sul Top Layer. 

Una volta selezionata la forma, è possibile selezionare la dimensione del pad. Si noti che la forma arrotondata predefinita del pad includerà un foro; assicurarsi di configurare le impostazioni "Offset Hole From Center (X/Y)" su 0 per rimuovere il foro. 

Se non lo si fa con un pad arrotondato, si finisce in sostanza per creare un via.

Nell'immagine in basso, ho usato una forma rettangolare arrotondata per il pad. 

La dimensione caratteristica dei pad di test point va da 25 mils a 40 mils; ho utilizzato 1 mm (40 mils) come dimensione del mio pad. 

Il passaggio finale è quello di designare il tipo di test point nel pannello Properties. 

Se si scorre fino in fondo al pannello Properties, si potranno visualizzare le opzioni per designare questo test point per Fabrication, Assembly o entrambi.

Assegnare il Footprint al Simbolo Schematico

Lo step finale consiste nel collegare il footprint al simbolo schematico di test point. 

Tornare alla libreria degli schematici, selezionare il simbolo di test point creato e fare clic su “Add Footprint” in fondo alla schermata. 

Andare nella cartella del progetto e selezionare il file della libreria PCB. Dopo aver selezionato il file libreria PCB, scorrere l'elenco dei footprint disponibili fino a individuare il footprint PCB creato.

Dopo aver fatto clic su OK in queste schermate, la creazione di un simbolo schematico di test point e del suo footprint PCB sarà stata completata correttamente. 

A questo punto, è tutto pronto per iniziare a posizionare i test point nei propri schematici e nei layout PCB. È possibile ripetere questo processo per creare altri tipi di test point e inserirli nel proprio progetto. 

Si noti che ho creato un pad come test point, ma è altresì possibile creare un via di test point ripetendo gli stessi passaggi. È sufficiente seguire gli stessi step e lasciare un foro placcato nel pad.

L'esempio di simbolo schematico di test point mostrato qui si avvale della suite completa di funzionalità CAD di Altium Designer®. 

Quando si utilizza questa formidabile piattaforma di design PCB, si avrà accesso a una suite completa di strumenti di progettazione che si integrano con funzionalità di simulazione pre-layout, funzionalità di simulazione dell'integrità di segnale e strumenti di pianificazione della produzione.