Jak unikać najczęstszych błędów w procesie projektowania schematów

Dekada różnic

Procesy przeglądu projektów schematycznych były znacznie prostsze 10 lat temu, a proces przeglądu schematu w celu wyszukania błędów nie wydawał się wymagać tak ogromnego poświęcenia liczby godzin pracy. Ponad 10 lat później nasze projekty stały się bardziej skomplikowane niż kiedykolwiek. A kiedy przychodzi do projektowania skomplikowanych obwodów, z wieloma urządzeniami o dużej liczbie pinów i dużymi złączami na płytce i poza nią, pojawia się znaczne ryzyko, że błędy przedostaną się do procesu produkcyjnego.

I wszyscy wiemy, do czego to prowadzi, do ponownych spinów.

Niedawno usiadłem z Altium Designer, aby porozmawiać o nowej technologii, nad którą pracujemy w Valydate dotyczącej kontroli integralności schematów. W ciągu ostatnich kilku lat zauważyliśmy, że dużo zyskujemy na wszystkich błędach, które inżynierowie popełniają w procesie projektowania schematów. To świetnie dla nas i dla projektantów również, ponieważ w końcu uzyskaliśmy pewność co do liczby potencjalnych błędów w procesie projektowania schematów i tego, jak niewiele z nich jest faktycznie identyfikowanych w ręcznych, ludzkich przeglądach.

Zaczynając od małego

Valydate ma ciekawą historię. Zaczynaliśmy z zamiarem wypuszczenia narzędzia EDA do analizy integralności schematów, ale w tamtym czasie nie byliśmy wystarczająco duzi, aby dokonać takiej inwestycji. Rozwiązanie? Zacząć od mniejszej inwestycji, rozwijać naszą technologię poprzez ofertę opartą na usługach i pokazywać naszą technologię poprzez ocenę rzeczywistych projektów klientów.

Czy to się udało? Tak. I to w wielkim stylu. Raport za raportem wracał od naszych klientów na temat podobnych błędów, które projektanci ciągle popełniali w swoim procesie przeglądu schematów, niektóre z nich mogą się okazać, że popełniasz również ty.

Znajdując grunt w wadach projektowych

Valydate spędziło dwa lata, od 2011 do 2012, wykonując raporty weryfikacyjne schematów dla setek schematów. Podzieliliśmy nasze wyniki na dwie kategorie:

• Błędy krytyczne. Obejmowały one błędy w schemacie, które, jeśli nie zostaną poprawione, najprawdopodobniej zniszczą projekt.
• Wady. Chociaż nie tak poważne jak błędy krytyczne, nieskorygowane wady nadal miały szansę spowodować utratę funkcjonalności urządzenia.

Błędy krytyczne projektu

Byliśmy zaskoczeni rodzajem krytycznych, niszczących projekt błędów, które znajdowaliśmy podczas naszych kontroli przeglądu schematów. Aż 21% wszystkich krytycznych błędów projektowych było związanych z brakiem źródła zasilania, przy 18% błędów związanych z posiadaniem wielu wyjść na jednej sieci. Czy kiedykolwiek popełniłeś te błędy w swoim procesie projektowym?

Błędy wad

Wady również dostarczyły kilku interesujących spostrzeżeń, z zakresem potencjalnych wad znacznie większym niż błędy krytyczne. Najwięcej z nich wszystkich? Napięcie wyjściowe sterownika (voh) było niższe niż napięcie wejściowe odbiornika (vih) na poziomie 22%. Czy któryś z tych błędów wydaje Ci się znajomy?

Łącznik

To, co znalazłem najbardziej fascynujące, gdy zbliżaliśmy się do zakończenia naszego 2-letniego badania, to wspólność błędów projektowych. To nie tak, że zespół projektowy popełnia pojedyncze błędy tu i ówdzie. W tym badaniu było setki różnych schematów, i wszystkie miały te same błędy niszczące projekt.

Nie sądzę, by to była wina projektantów. Po prostu jest zbyt wiele aspektów do pokrycia w dzisiejszych przeglądach schematów projektowych. Gdy chodzi o dotrzymanie terminu wydania, błędy będą przeciekać przez szczeliny. Ogólnie, jest po prostu zbyt wiele ludzkich zmiennych do rozważenia w procesie przeglądu schematu. Jak kiedykolwiek można wiedzieć, co spowodowało, że błąd projektowy przeszedł do produkcji?

Praktyczne rozwiązania dla projektantów

Po zakończeniu naszego 2-letniego badania zauważyliśmy trend dotyczący najczęstszych błędów projektowych - wszystkie dotyczyły sieci zasilających, programowalnych urządzeń i nieprawidłowych rezystorów podciągających/opuszczających. Pomijając narzędzia do analizy schematów, zebraliśmy 8 praktycznych wskazówek dla projektantów, aby mieli je na uwadze następnym razem, gdy będą projektować schemat, aby mieć nadzieję uniknąć niektórych lub wszystkich tych błędów niszczących projekt.

Rozwiązania dla sieci zasilających

• Podczas projektowania schematu, upewnij się, że każde wymagane napięcie na płytce drukowanej ma zdefiniowane źródło zasilania z nazwą sieci spójną, w przeciwnym razie możesz ryzykować szansę na błędne połączenia, jeśli nazwy nie będą dokładnie takie same.
• Upewnij się, że sprawdzasz piny zasilające na każdym urządzeniu, aby potwierdzić, że są one połączone ze źródłem zasilania o poprawnym minimalnym i maksymalnym napięciu.
• Zawsze dokonuj inwentaryzacji wszystkich mas w swoim schemacie i potwierdź, że każda sieć masy ma określone źródło masy.
• Przyzwyczaj się do sprawdzania, czy symbole schematyczne twojego urządzenia zawierają zakładki na schemacie, które będą przeglądane przez człowieka, i zawsze używaj tego samego odniesienia pinu, które pojawia się w twojej karcie katalogowej.

Programowalne Urządzenia i Rozwiązania z Brakującymi Rezystorami

• Jeśli wykorzystujesz programowalne urządzenie w swoim projekcie, potwierdź, że twoja lista połączeń płytki drukowanej wymaga połączenia z urządzeniem z poprawnie zdefiniowanym pinem.
• Sprawdź, czy twoja definicja programowalnego pinu nie koliduje z definicją wymaganą przez układ PCB. Mieszanie konfiguracji pinów może prowadzić do błędów, gdy pin dla FPGA jest zdefiniowany jako wyjście, ale ustawiasz go jako wejście.
• Nawiąż jak najszybciej kanał komunikacyjny z zespołami projektującymi FPGA na początku procesu projektowania, aby przekazać oczekiwania dotyczące nazw pinów, kierunku, technologii, obecności pull-up/down oraz napięć banków zasilających.
• Poświęć czas na sprawdzenie, czy wszystkie sieci typu open-drain w projekcie są przynajmniej zabezpieczone możliwością podłączenia pull-up/down.

Kwestia czasu

Na koniec dnia, myślę, że to naprawdę sprowadza się do tego, ile czasu jesteś gotów zainwestować w proces przeglądu schematu. Chociaż proces recenzji przez człowieka świetnie sprawdzał się dekadę temu, obecnie jesteśmy w miejscu, gdzie schematy są po prostu zbyt skomplikowane, aby można było je niezawodnie weryfikować ręcznie.

To, czego naprawdę potrzebujemy, to narzędzie do analizy integralności schematu, które może przeprowadzić wszystkie te kontrole za Ciebie i uwolnić Twój czas na bardziej pilne sprawy. Valydate właśnie to robi, i w nadchodzących tygodniach z niecierpliwością dzielimy się nowym rozszerzeniem dla Altium Designer^® , które zautomatyzuje proces przeglądu schematu dla Ciebie. Czekajcie, użytkownicy Altium Designer, przed nami dobre rzeczy.

Michael jest doświadczonym liderem biznesu, który ma na swoim koncie zwiększanie przychodów, zysków i udziałów w rynku przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiego poziomu lojalności klientów i pracowników. Jest również zdolny do kierowania międzynarodowymi zespołami R&D o różnorodnych funkcjach.

Przed dołączeniem do Valydate, Michael zajmował różne stanowiska menedżerskie w dziedzinie Rozwoju Biznesu, Sprzedaży, Operacji i Inżynierii w firmach Nortel Networks, CoreSim i ostatnio w Fidus Systems, gdzie przewodził ekspansji firmy w Dolinę Krzemową. Obecnie jest CEO Valydate, firmy, którą współzałożył w 2010 roku.

Michael uzyskał tytuł licencjata inżynierii systemów komputerowych (z wyróżnieniem, Medal Senatu) na Uniwersytecie Carleton oraz tytuł Executive Master of Business Administration na Uniwersytecie w Ottawie. Jest laureatem wielu wyróżnień i nagród, w tym nagrody OBJ 2009 Forty under Forty Award.