Capture com Confiança Todos os Detalhes de Design na Documentação de Design de PCB

O documento de design deve capturar todos os aspectos do design de um sistema. Isso inclui a especificação, intenção de design, processo de design e rastreabilidade de volta à especificação. Somente então o designer pode ter confiança de que todas as informações de design relevantes foram capturadas em um único lugar. Este documento destina-se a ser um guia para incentivá-lo a considerar como capturar detalhes de design além dos desenhos de fabricação e montagem.

INTRODUÇÃO

Um dos aspectos mais importantes, porém frequentemente evitados, da documentação de um design é o documento de design formal. Muitas vezes, terminamos o design, geramos documentos de fabricação, montagem e validação e então consideramos o trabalho concluído. Capturar adequadamente a especificação do sistema, intenção de design, processo de design e rastreabilidade de volta à especificação é uma tarefa demorada e árdua, porém muito necessária.

A captura de detalhes de design na documentação do editor de pcb deve começar nas etapas de planejamento de qualquer design e começa com a especificação. Se o design alvo do documento de design é um subsistema de um sistema maior, a especificação geral do sistema deve ser apresentada e, em seguida, aquelas partes da especificação do sistema que fluem para o subsistema devem ser abordadas. Ao longo do processo de design, o documento de design torna-se um documento vivo, crescendo com o processo de design à medida que cada subcircuito é projetado e implementado.

A intenção do documento de design é capturar as informações de design relevantes além do escopo do esquemático, desenhos de fabricação e montagem.

A ESPECIFICAÇÃO

A fase de especificação é outra área frequentemente negligenciada ou evitada devido a restrições de tempo e orçamento. Portanto, tempo e recursos devem ser alocados antecipadamente para abordar o desenvolvimento adequado da especificação. Quando trabalhando em um ambiente de startup, onde tempo e dinheiro são preciosos, em várias ocasiões me deparei com a tarefa de projetar produtos com especificações vagas ou inexistentes. Esta abordagem está repleta de perigos. Projetar para uma especificação inexistente ou mutável resulta na história de desenvolvimento sem fim. A especificação está lá para dizer o que você deve realizar e verificar quando o design estiver completo. Muitas vezes, a mentalidade de “podemos melhorar” persiste e o projeto acaba ultrapassando o orçamento e atrasando, razões chave para não lidar com a especificação antecipadamente em primeiro lugar.

Frequentemente, a especificação do dispositivo abordado no documento de design será um subsistema de um sistema muito maior. A especificação do sistema geral é apresentada, e então partes da especificação do sistema que se aplicam ao dispositivo em questão são apresentadas de maneira lógica e ordenada.

A especificação deve incluir (mas não se limitar a):

- Função (o que o subsistema pretende fazer)

- Ambiente operacional (temperatura, umidade, etc.)

- Interfaces com outros subsistemas

- Orçamento de energia

- Tensões de fornecimento disponíveis

- Restrições mecânicas tamanho/peso/forma

- Requisitos de choque e vibração

- Térmico (resfriamento disponível, restrições de emissão térmica radiada, etc.)

- EMI radiada, conduzida e susceptibilidade

- Confiabilidade.

Além disso, a lista continua…

Visão Geral do Sistema

A visão geral do sistema descreve o sistema em uma narrativa usando o mínimo de termos técnicos possível. Esta é uma descrição de arquitetura de sistema de alto nível e deve incluir um diagrama arquitetônico mostrando os vários subsistemas e suas interfaces interconectadas. Interfaces com outros subsistemas externos também devem ser abordadas tanto na narrativa quanto no diagrama.

Considerações de Design

As considerações de design descrevem quaisquer restrições no design do sistema. Esta seção deve referenciar quaisquer estudos de trade-off realizados, bem como quaisquer suposições feitas pela equipe de design no desenvolvimento do design do sistema. Esta seção deve se referir à especificação para rastreabilidade.

Design de Sub-circuito

A seção de design de sub-circuito detalha cada sub-circuito, como osciladores, amplificadores, MCU e outros blocos funcionais do sistema granular. Cada sub-circuito deve ter sua seção contendo (mas não limitado a):

Título

O título deve ser descritivo da operação do circuito.

Teoria de Operação

A teoria de operação deve descrever a funcionalidade do circuito em detalhes técnicos de baixo nível. Se aplicável, uma referência ao item da especificação sendo cumprido pelo sub-circuito deve ser referenciada para rastreabilidade.

Diagrama de Circuito

O diagrama de circuito, Figura 1, pode ser copiado diretamente da ferramenta de captura esquemática se essa funcionalidade for suportada. Caso contrário, uma ferramenta de edição gráfica deve ser utilizada.

Figura 1: O diagrama de circuito pode ser copiado da ferramenta de captura esquemática.

Cálculos de Design

Quaisquer cálculos para valores de componentes devem ser apresentados, como a dissipação de potência de todos os componentes quando aplicável, constantes de tempo de filtro e quaisquer outros parâmetros de desempenho de circuito calculados.

Resultados de Simulação

Se alguma simulação for realizada no subcircuito, os resultados devem ser apresentados. Uma caracterização técnica detalhada dos resultados da simulação também deve ser fornecida. Se aplicável, uma referência ao item de especificação sendo cumprido pelo subcircuito deve ser referenciada para rastreabilidade.

Figura 2: Os resultados da simulação devem ser incluídos.

Arquitetura de Interface

A arquitetura de interface do subsistema sendo detalhado no documento de design deve ser descrita em detalhes técnicos de baixo nível. Quaisquer configurações de hardware negociadas entre subsistemas devem ser discutidas em detalhe e referenciadas de volta à especificação.

Características Mecânicas

A seção de características mecânicas contém as propriedades físicas do design. As informações transmitidas nesta seção devem incluir, mas não se limitam a forma da placa, dimensões, peso, centro de massa (se aplicável) e características chave. Quando apropriado, uma referência ao item de especificação sendo cumprido deve ser citada. Esta seção deve conter um diagrama do sistema finalizado, mostrado no exemplo na Figura 3, notando características chave como dimensões, indicadores, conexão de cabo, componentes grandes e quaisquer outras características significativas do design.

Figura 3: As dimensões mecânicas e características chave são detalhadas em desenhos mecânicos.

Análise do Sistema

Quando a especificação requer, uma análise final do sistema deve ser conduzida. O projeto final é modelado e analisado para verificar se atende à especificação. O tipo de dados a ser apresentado nesta seção final remete aos requisitos do sistema para térmico, choque e vibração, confiabilidade, EMI e forma, ajuste e função. Um modelo 3D também é frequentemente necessário para completar a documentação de design final.

CONCLUSÃO

O documento de design é um documento vivo e uma parte muito necessária de cada projeto. Ele fornece rastreabilidade de volta à especificação e é integral para determinar quando a fase de design está completa. A documentação de design não é uma substituição para os documentos tradicionais de fabricação e montagem de hardware, mas deve ser vista como capturando todo o processo de design.