Come evitare gli errori più comuni nel processo di progettazione dello schema elettrico

Un decennio di differenze

I processi di revisione dei progetti schemi erano molto più semplici 10 anni fa, e il processo di revisione degli schemi per controllare gli errori non sembrava richiedere un così enorme impegno in termini di ore-uomo. Più di 10 anni dopo, i nostri progetti sono diventati più complessi che mai. E quando si tratta di progettare circuiti complicati, con dispositivi a elevato numero di pin e grandi connettori sia sulla scheda che esterni, si presenta un notevole rischio che gli errori sfuggano al processo di produzione.

E tutti sappiamo a cosa porta ciò, a delle riprogettazioni.

Mi sono recentemente seduto con Altium Designer per parlare della nuova tecnologia su cui stiamo lavorando in Valydate per i controlli di Analisi dell'Integrità degli Schemi. Negli ultimi anni, ci siamo resi conto di trarre grande vantaggio dai numerosi errori che gli ingegneri commettono nel processo di progettazione degli schemi. È ottimo per noi, e ottimo anche per i progettisti, poiché abbiamo finalmente ottenuto una certa chiarezza su quanti potenziali errori ci siano nel processo di progettazione degli schemi e quanti pochi vengano effettivamente identificati nelle revisioni manuali, basate sull'uomo.

Iniziare Piccoli

Valydate ha una storia interessante. Abbiamo iniziato con l'intenzione di rilasciare uno strumento EDA per l'Analisi dell'Integrità degli Schemi ma non eravamo abbastanza grandi al momento per fare quel tipo di investimento. La soluzione? Iniziare con un investimento più piccolo, sviluppare la nostra tecnologia attraverso un'offerta basata sui servizi e mostrare la nostra tecnologia attraverso la valutazione di progetti reali dei clienti.

Ha funzionato? Sì. Alla grande. Rapporto dopo rapporto è tornato dai nostri progetti clienti su errori simili che i progettisti continuavano a fare nel loro processo di revisione degli schemi, alcuni dei quali potresti scoprire di fare anche tu.

Trovare Terreno nei Difetti di Progettazione

Valydate ha impiegato due anni, dal 2011 al 2012, per eseguire rapporti di verifica degli schemi per centinaia di schemi. Abbiamo diviso i nostri risultati in due categorie:

• Errori critici. Questi includevano errori in uno schema che, se non corretti, avrebbero molto probabilmente compromesso un progetto.
• Difetti. Anche se non gravi come gli errori critici, i difetti non corretti avevano comunque la possibilità di causare perdita di funzionalità in un dispositivo.

Errori di Progettazione Critici

Siamo rimasti sorpresi dal tipo di errori critici, che compromettono la progettazione, che stavamo trovando nei nostri controlli di revisione degli schemi. Un impressionante 21% del totale degli errori di progettazione critici era legato all'assenza di una fonte di alimentazione, con il 18% degli errori relativi alla presenza di molteplici uscite su una rete. Hai mai commesso questi errori nel tuo processo di progettazione?

Errori di Difetto

Anche i difetti hanno fornito alcune intuizioni interessanti, con la gamma di difetti potenziali molto più ampia rispetto agli errori critici. Il più frequente di tutti? Il driver voh che è inferiore al ricevitore vih al 22%. Ti suonano familiari alcuni di questi?

Il Collegamento

Quello che ho trovato più affascinante avvicinandoci alla conclusione del nostro studio biennale è la comunalità tra gli errori di progettazione. Non è che il team di progettazione commetta errori isolati qua e là. C'erano centinaia di schemi diversi in questo studio, e tutti presentavano gli stessi difetti che compromettevano il design.

Non penso necessariamente che sia colpa dei progettisti. C'è semplicemente troppo da considerare nelle revisioni degli schemi di progettazione di oggi. Quando si tratta di rispettare una finestra di rilascio, gli errori finiranno per passare inosservati. In generale, ci sono semplicemente troppe variabili basate sull'errore umano da considerare nel processo di revisione dello schema. Come si fa mai a sapere cosa ha causato che un difetto di progettazione si insinuasse fino alla produzione?

Soluzioni Pratiche per i Progettisti

Dopo aver concluso il nostro studio lungo 2 anni, abbiamo notato una tendenza con gli errori di progettazione più frequenti - tutti coinvolgevano reti di alimentazione, dispositivi programmabili e resistori di pull-up/down impropri. A parte gli strumenti di analisi degli schemi, abbiamo compilato 8 consigli pratici per i progettisti da tenere a mente la prossima volta che stanno progettando uno schema per evitare alcuni o tutti questi errori che compromettono il design.

Soluzioni per le Reti di Alimentazione

• Quando progetti il tuo schema, assicurati che ogni tensione richiesta per il circuito stampato abbia una fonte di alimentazione definita con un nome di rete coerente, altrimenti potresti rischiare il pericolo di connessioni errate se i nomi non sono esattamente gli stessi.
• Assicurati di ispezionare i pin di alimentazione su ogni dispositivo per confermare che siano connessi a una fonte di alimentazione con una tensione minima e massima corretta.
• Prendi sempre un inventario di tutti i collegamenti a terra nel tuo schema e conferma che ogni rete di terra abbia una specifica fonte di terra.
• Prendi l'abitudine di controllare che i simboli schematici del tuo dispositivo includano schede nello schema che saranno esaminate da un essere umano, e usa sempre lo stesso riferimento del pin che appare sul tuo datasheet.

Dispositivi Programmabili e Soluzioni per Resistori Mancanti

• Se stai utilizzando un dispositivo programmabile nel tuo progetto, conferma che la netlist della tua scheda di circuito richieda una connessione con il dispositivo con un pin definito correttamente.
• Verifica che la definizione del tuo pin programmabile non sia in conflitto con la definizione richiesta dal layout del tuo PCB. Confondere le configurazioni dei pin può portare a errori quando un pin per un FPGA è definito come un'uscita, ma lo imposti come un ingresso.
• Stabilisci un canale di comunicazione con i tuoi team di progettazione FPGA il prima possibile nel processo di progettazione per comunicare le aspettative pin per pin dei nomi dei pin, direzione, tecnologia, presenza di pull-up/down e tensioni dei banchi di alimentazione.
• Prenditi il tempo per verificare che tutte le reti a drenaggio aperto in un progetto siano coperte almeno con una previsione per i pull-up/down.

Una questione di tempo

Alla fine della giornata, penso che si riduca davvero a quanto tempo sei disposto a investire nel tuo processo di revisione dello schema. Mentre il processo di revisione umano funzionava benissimo un decennio fa, ora siamo in un punto in cui gli schemi sono semplicemente troppo complicati per essere verificati affidabilmente a mano.

Quello di cui abbiamo davvero bisogno è uno strumento di Analisi dell'Integrità dello Schema che possa eseguire tutti questi controlli per te, e liberare il tuo tempo per questioni più urgenti. Valydate sta facendo proprio questo, e nelle prossime settimane siamo entusiasti di condividere una nuova estensione per Altium Designer^® che automatizzerà il processo di revisione dello schema per te. Restate sintonizzati, utenti di Altium Designer, ci sono belle novità in arrivo.

Michael è un leader aziendale di successo con un'ottima capacità di aumentare i ricavi, i profitti e la quota di mercato, promuovendo al contempo alti livelli di fedeltà tra clienti e dipendenti. È altrettanto capace di dirigere team globali interfunzionali di R&D.

Prima di Valydate, Michael ha ricoperto diverse posizioni manageriali in Sviluppo Aziendale, Vendite, Operazioni e Ingegneria presso Nortel Networks, CoreSim e più recentemente Fidus Systems, dove ha guidato l'espansione dell'azienda nella Silicon Valley. Attualmente è il CEO di Valydate, azienda che ha co-fondato nel 2010.

Michael ha ottenuto una Laurea in Ingegneria dei Sistemi Informatici (con Lode, Medaglia del Senato) presso l'Università di Carleton e un Master Executive in Business Administration presso l'Università di Ottawa. Ha ricevuto numerosi onori e premi, inclusa la nomination agli OBJ 2009 Forty under Forty Award.