Semplifica la tua progettazione con un approccio modulare al PCB design

Il design modulare PCB può finire per prendere più tempo se non viene pianificato adeguatamente quando ci si muove dalla specifica concettuale al disegno reale. Ci sono molti fattori da considerare tutti insieme. Per esempio, dove posizionare i componenti principali per ottimizzare spazio e prestazione, e quale abbandonare per primo. Avrai anche bisogno di considerare dove entrano i sottosistemi e quale posizionamento ne risulterà nelle tracce più pulite. Queste decisioni iniziali possono essere scoraggianti e portare sia a temporeggiare oppure a ricominciare completamente daccapo. Leggi qui di seguito per trovare una soluzione! 

^{Componenti di un design PCB modulare Fonte}

^{Immagine: Adobe Stock User alexbrylovhk}

Nel mio primo viaggio sullo Yosemite, ho superato il limite. Grandi montagne, cattiva pianificazione e mi sono ritrovato alla clemenza  di uno squeeze chimney. Un bivacco di emergenza più tardi, il mio progetto doveva essere rottamato e ero di nuovo a valle a fissare la montagna che non potevo conquistare. Il design modulare di PCB può terminare come il mio sforzo di arrampicata 

Per aiutare a sfondare il blocco semplifico i concetti di design modularizzandoli in componenti virtuali. 

^{Sorgente immagine: Flickr User Uwe Hermann (CC BY 2.0)}

Scomponi la Montagna in Passi

Proprio come uno scalatore approccerebbe ad una montagna; scomponi il tuo Circuito Stampato in “piazzole” e affronta ognuno individualmente fino a che non raggiungi il meglio. Per iniziare il tuo design, trova aree nel design che sono autonome o hanno un’interfaccia ben compresa. Queste sezioni avranno bisogno eventualmente di essere progettate in dettaglio, ma all’inizio, dobbiamo solo identificare la loro presenza sulla basetta. Una volta che sono stati identificati, puoi bloccarli temporaneamente utilizzando un segnaposto, a cui ci riferiremo come “black box” (scatola nera). Molto simile a una strada da scalare, ciò ti permetterà di concentrarti sul quadro d’insieme e quindi puoi tornare indietro ed affrontare ogni sezione individuale. Utilizzare segnaposti nel tuo progetto per dare priorità a sezioni del tuo layout è comunemente associato a “modularizzare il tuo design”.

Se ci pensi, molti dei componenti attuali che utilizziamo nei nostri design sono “scatole nere” per due motivi: 

1. Presentano un’interfaccia ben definita nelle loro specifiche e pinout.

2. Sappiamo che la loro prestazione è predefinita e specifica alla loro interfaccia. Come risultato, non abbiamo bisogno di definire come funzionano nella loro interfaccia.  

Immagina quanto diventerebbe complicato il tuo progetto se dovessi rappresentare i funzionamenti interni di tutti gli amplificatori operazionali, le CPU, regolatori, etc. Sarebbe enormemente complesso.   

Possiamo espandere sopra questo concetto dei segnaposti per iniziare il processo di design. Spesso avrai un punto di partenza per scoprire come suddividere il tuo design in zone gestibili se resti organizzato. Ricordi la documentazione del tuo progetto? Quei diagrammi di flusso, panoramiche di design e documentazione utente dovrebbero presentare la funzione del tuo progetto ad alto livello. Come il tuo layout PCB modulare, questi documenti si concentrano sul quadro generale del tuo progetto e sono una risorsa eccellente per modularizzare inizialmente il tuo layout PCB. 

Indipendentemente se tu abbia o meno questi documenti, consiglio di ripetere i seguenti passaggi fino a che il concetto di design è semplice abbastanza da completare: 

• Trova un sottosistema o un gruppo funzionale che puoi modularizzare 

• Identificare tutti i componenti che sono parte del gruppo 

• Identificare gli input ed output (esempio l’interfaccia) del gruppo 

• Crea una scatola nera per rappresentare il gruppo e la sua interfaccia

• Sostituisci la scatola nera per i componenti identificati nel tuo design 

Una volta che hai definito i tuoi moduli, fai un primo passo verso il tuo schematico o PCB utilizzando scatole nere per farti un’idea di come si combinano. Sarà diretto costruire l’intero design. Facendo ciò, puoi cominciare a progettare i contenuti delle scatole nere individuali. Potresti scegliere di modularizzare i sottosistemi al loro interno. La modularizzazione funziona a qualsiasi livello.

^{La progettazione modulare PCB ti sarà utile a qualsiasi livello}

^{Sorgente immagine: Flickr User Steve Marple (CC BY 2.0)}

Strumenti e Tecniche di Modularizzazione

La maggior parte dei software di design includeranno funzionalità che ti aiutano a modularizzare il tuo progetto. Ciò ti permette di rappresentare i tuoi moduli nell’ambiente di progetto in qualsiasi modo rende maggior senso per te e la tua squadra. Qui ci sono un po’ di idee che sono comunemente disponibili: 

Strumenti di Disegno

Utilizza gli strumenti di disegno per posizionare forme sulla tua basetta. Ciò può essere un semplice contenitore o qualcosa di più creativo--qualsiasi cosa ti aiuti ad essere organizzato. Puoi anche utilizzare lo strumento linea di disegno per mostrare le connessioni ad altro del progetto. 

Componenti Personalizzati

Alcuni software di design ti lasciano definire componenti personalizzati nel caso in cui non trovassi tutto ciò di cui hai bisogno nelle loro librerie del componente. Potresti anche essere capace di definire le proprietà elettriche del componente abbastanza accuratamente per includerlo in uno schematico funzionante.

Note

Usa del testo per rappresentare la tua scatola nera, oppure aggiungi testo scritto ad una forma disegnata. Potrebbe anche essere utile annotare perchè hai fatto questo posizionamento e definire la funzione intesa della scatola nera. Assicurati di puntare alla parte del design a cui si applica la nota con una freccia. 

Da Fare

Crea promemoria per te stesso per disegnare i contenuti delle tue scatole nere utilizzando “to-dos”- Gli elementi to-do dovrebbero essere disponibili per te dovunque nel progetto. Possono essere assegnati ad un proprietario, categorizzati e segnati come completati quando sono fatti.  

Pulire Con Facilità 

Vista la mia prima esperienza sullo Yosemite, una migliore pianificazione del percorso ha portato  significativamente meno scomodità. Lo stesso vale per la modularizzazione del tuo software di design PCB e, fortunatamente per te, ci sono anche programmi che ti aiutano a farlo. Altium Designer^® può aiutarti a modularizzare il tuo progetto e tracciare e monitorare il tuo progresso. In tal modo puoi perdere meno tempo in maniera ansiosa pianificando come liberarti di una brutta situazione e più tempo progettando un prodotto eccellente.