Uso dei Test Point su un progetto PCB in Altium Designer

Forse è per i lontani ricordi legati ai test a sorpresa a scuola che nessuno ama i "test". Proprio come lo scolaro di “A Christmas Story”, che reagisce malissimo alla notizia che dovrà Iscrivere un tema, tutti reagiamo male se ci annunciano che dovremo sostenere un test. 

Eppure, se vuoi diventare un progettista di circuiti stampati, devi imparare a utilizzare i Test Point su un PCB. La buona notizia è che lavorare con i Test Point non è difficile e può essere persino divertente. Ecco come utilizzare i Test Point su un PCB. 

Fase 1. Un ripasso sui Test Point

Ci sono due diversi tipi di test che richiedono Test Point su un circuito stampato: test al banco di prova da parte di un tecnico e test automatizzati durante la produzione. Noi parleremo di quest'ultimo caso e descriveremo due tipi di test automatizzati che utilizzano Test Point, i test bare-board per la fabbricazione e i test in-circuit (ICT) per l'assemblaggio. 

Il test bare-board viene eseguito prima del montaggio e mira a verificare la presenza di una buona connettività elettrica tra tutti i nodi. L'ICT è un test più funzionale da eseguire dopo l'assemblaggio per assicurarsi che i componenti funzionino come dovrebbero. In entrambi i casi, le sonde di un dispositivo per i test entrano in contatto con i Test Point sul circuito stampato per eseguire i test.

Non ci occuperemo di come si fissano le regole di progettazione dei Test Point, per quanto riguarda ad esempio dimensioni, spaziatura e requisiti per le distanze. Queste regole variano a seconda delle esigenze dell'azienda e dei produttori di schede. Ci concentreremo invece sull'assegnazione dei Test Point nel circuito stampato utilizzando Altium Designer 18 e sulla modalità di impostazione delle regole di progettazione dei Test Point che si stanno utilizzando.

Fase 2. Assegnazione manuale di un Test Point

La regola generale per i Test Point durante la progettazione PCB su un circuito stampato è che ogni Net deve avere un Test Point collaudabile. Questi "Test Point" devono essere conosciuti e catalogati nel sistema di progettazione PCB per generare rapporti che il produttore utilizzerà per testare le schede finite. Per fare questo si devono creare dei Test Point sulla scheda, contrassegnando piazzole o via come punti collaudabili. Altium Designer consente di farlo sia manualmente che automaticamente.

Per contrassegnare manualmente una piazzola o una via come Test Point, è sufficiente selezionare la piazzola o la via e modificarne le proprietà. Altium Designer permette di impostarla come Test Point di fabbricazione (bare-board), Test Point di assemblaggio (ICT) o entrambi. 

Altium Designer permette inoltre di impostare regole di progettazione per i Test Point. Tratteremo questo argomento in seguito, ma per ora ricordiamo che se si imposta il Test Point manualmente si sovrascrive qualsiasi regola corrente. Nell'immagine qui sotto, puoi osservare l'impostazione delle proprietà per una piazzola a foro passante. Abbiamo fatto scorrere verso il basso e abilitato sia le opzioni del Test Point di fabbricazione che le opzioni del Test Point di assemblaggio per la parte superiore e inferiore della scheda.

^{Impostazione manuale di un pin a foro passante come Test Point in Altium Designer} 

Nell'immagine qui sopra, vengono mostrate le etichette di questo pin, che segnalano che si tratta di un Test Point. Non è un'impostazione visiva predefinita e deve essere abilitata. Per abilitarla, basta accedere al pannello "View Configuration" e fare clic sulla scheda "View Options". Scorrendo fino alla parte bassa della scheda, si possono vedere le impostazioni di visualizzazione dei Test Point.

Fase 3. Regole di progettazione dei Test Point

In Altium Designer è possibile impostare regole di progettazione per regolare le dimensioni, la spaziatura e i requisiti per le distanze delle piazzole e delle vie da utilizzare come Test Point. Queste impostazioni si trovano nel menu "PCB Rules and Constraints", accessibile dal menu a tendina Design > Rules. Sul lato sinistro del menu, si trovano i vincoli "Testpoint", come mostrato nell'immagine qui sotto.

^{Menu delle regole del testpoint}

Altium Designer viene fornito con alcune regole per il Test Point preimpostate. È inoltre possibile aggiungere ulteriori set di regole per il Test Point in base alle necessità. Come si evince dall'immagine qui sopra, ci sono quattro regole separate nel set di regole per la progettazione del Test Point predefinito:

• Fabrication Testpoint Style

• Fabrication Testpoint Style

• Assembly Testpoint Style

• Assembly Testpoint Usage

Nell'immagine sottostante, è possibile vedere la configurazione del menu per la regola "Testpoint Usage" Il menu a tendina permette di scegliere quali sono le Net idonee per i Test Point. È possibile impostare la regola per tutte le Net, oppure specificare le Net per nome, classe o livello. Inoltre, è possibile specificare quanti Test Point utilizzare per Net, o addirittura si può impedire ad alcune Net di avere dei Test Point.

^{Impostazione dell'uso dei Test Point in Altium Designer}

Il menu "Testpoint Style" consente di modificare le impostazioni utilizzate per determinare quali piazzole e vie sono idonee per i Test Point. Se ad esempio si desidera utilizzare una dimensione specifica di via per i propri Test Point, è possibile impostare le regole di stile per consentire solo l'uso di quella specifica dimensione di via. Ecco alcune delle impostazioni con cui è possibile lavorare:

• Size: è possibile impostare la dimensione minima e massima, oltre alla dimensione preferita per le piazzole e le vie e le dimensioni dei fori praticati.

• Grid: se si desidera che i Test Point siano impostati su piazzole e vie collocate su una griglia specifica, qui è possibile specificarlo.

• Allowed Side: qui è possibile specificare se i Test Point devono essere posizionati in alto, in basso o su entrambi i lati.

• Scope: consente di limitare i Test Point alle piazzole SMD, alle piazzole con foro passante, alle vie o a qualsiasi combinazione delle tre.

• Clearances: consente di impostare le distanze tra i Test Point e anche da altri componenti sulla scheda.

Nell'immagine qui sotto, imposteremo lo stile del Test Point per la piccola scheda di prova su cui stiamo lavorando. Lo stiamo impostando in modo da consentire i Test Point solo sul lato inferiore. Poiché la nostra piccola scheda di prova non ha componenti posti sul lato inferiore e non ha alcuna via, per il test saranno disponibili solo i perni a foro passante.

^{Impostazione degli stili del Test Point in Altium Designer}

Fase 4. Uso dei Test Point su un PCB con Testpoint Manager

Ora che abbiamo impostato le regole di progettazione per i Test Point, possiamo usare la funzionalità Testpoint Manager per creare i nostri Test Point in batch. Nell'immagine qui sotto vediamo il menu "Testpoint Manager" che si trova in Tools > Testpoint Manager.

^{Menu Testpoint Manager}

Nell'immagine sopra si può osservare che la funzionalità Testpoint Manager contiene un elenco di Net sulla scheda, oltre allo stato dei Test Point di ogni Net. Attualmente, ogni Net è elencata come "Incompleta", sia per i Test Point di fabbricazione che di assemblaggio, perché i Test Point non sono ancora stati assegnati. Al centro del menu si trovano i pulsanti per l'assegnazione dei Test Point di fabbricazione o di assemblaggio. 

Questi pulsanti consentono di aprire un menu a discesa con le opzioni di assegnazione. Nella parte inferiore del menu, si trova un riepilogo dello stato dei Test Point che segnala correttamente che 6 Net non hanno assegnazioni. Sulla nostra piccola scheda di prova, siamo andati avanti e abbiamo assegnato i Test Point di assemblaggio aprendo il menu a discesa e selezionando "Assign All". I risultati sono visibili nell'immagine qui sotto.

^{Menu Testpoint Manager dopo la mancata assegnazione dei Test Point}

Come si può notare, nessuno dei Test Point è stato assegnato. La funzionalità Testpoint Manager ci offre una possibile causa per questi errori nella finestra "Assignment Results", ma si tratta di un messaggio generale che non si applica in questo caso. Il vero problema, a quanto pare, è che le nostre regole di stile per i Test Point non si adattano alla nostra progettazione e la funzionalità Testpoint Manager non è riuscita a eseguire tutte le assegnazioni come avrebbe dovuto.

Per correggere questo problema, apporteremo un paio di modifiche alle regole di stile per i Test Point, come si può vedere nell'immagine qui sotto. 

Innanzitutto, nella nostra progettazione le piazzole a foro passante sono posizionate su una griglia da 0,01 mm, mentre la griglia dei Test Point è stata impostata su 0,025 mm. Per questo motivo, le regole di stile per i Test Point non consentivano l'assegnazione di alcun Test Point, visto che non ricadevano nella griglia corretta. Il problema successivo è che le regole specificavano che un foro non doveva avere una dimensione superiore a 1,016 mm, ma noi avevamo un foro di 1,02 mm.

^{Modifica di alcuni degli stili per i Test Point}

Abbiamo corretto questi problemi disabilitando la griglia e impostando la dimensione massima del foro a 1,03 mm, come si può vedere nella figura sopra. Una volta che le regole sono state aggiornate, siamo tornati al Testpoint Manager e abbiamo rieseguito le assegnazioni. Come si può notare nella figura sottostante, tutte le nostre Net sono state assegnate correttamente con i Test Point di assemblaggio.

^{Menu Testpoint Manager con i Test Point di assemblaggio PCB correttamente assegnati}

L'assegnazione dei Test Point è una parte critica del lavoro del progettista di PCB, ed è necessario un insieme di strumenti di progettazione su cui si può fare affidamento. Fortunatamente, Altium Designer è il tipo di software di progettazione PCB dotato di funzionalità potenti e facili da usare per la definizione e la gestione dei Test Point.

Vuoi saperne di più su come Altium può aiutarti quando arriva il momento di creare i Test Point sul tuo prossimo progetto PCB? Contatta un esperto Altium.