Navegando pelos Perigos da Revisão de Design

Revisões de design causam arrepios até mesmo nos engenheiros mais experientes. Não importa quanto tempo, esforço e verificação tenham sido investidos, ainda existe o medo de que algo possa ter sido negligenciado. Este documento abordará algumas técnicas simples de filtragem e destaque para ajudar a isolar visualmente componentes e redes críticos... tudo em um esforço para tornar sua próxima revisão de design um pouco menos estressante.

INTRODUÇÃO

Garantir a conectividade da revisão de design de PCB é uma das partes mais cruciais do design. Se em algum momento uma única rede for mal gerenciada, isso pode levar a problemas no produto que podem custar uma fortuna para mitigar. Não importa quão bom seja o design teoricamente, ele depende fortemente de testar o produto contra diferentes obstáculos, como posicionamento de componentes, eventos térmicos, ruído e fluxo de design adequado de energia.

Atualmente, o software é o melhor amigo de todo engenheiro para simular esses tipos de possíveis problemas antes da produção de protótipos e produtos finais. Esta é uma forma de dissuasão que pode promover a conscientização sobre problemas e alcançar o santo graal do design chamado “Acerto de primeira”.

REALIDADE VIRTUAL DO PCB

Todo produto começa com um conceito de como ele deve operar. No grande esquema das coisas, o produto começa com um design esquemático onde uma ideia será transformada em realidade. Assim como nossa anatomia humana, cada ponto do nosso corpo executará uma tarefa em uníssono, que mudará nosso ambiente e a maneira como vivemos nossas vidas.

No mundo do design esquemático de PCB, a conectividade elétrica geralmente começa no nível esquemático entre os pinos dos componentes usando fios. No entanto, para identificar essas conexões, é uma boa prática nomear essas conexões de tal forma que possam ser facilmente rastreadas desde sua origem até o destino final. Etiquetas de rede são identificadores amigáveis ao humano que permitem a um designer conectar pontos em um circuito sem realmente conectá-los fisicamente com fio.

Uma vez que a espinha dorsal do projeto é concluída no esquemático, o próximo desafio é gerenciar esses elementos no ambiente de layout da PCB. Softwares clássicos frequentemente exportam uma netlist para o ambiente da PCB, de modo que as pegadas ou decalques adquirem os nomes de redes designados em seus respectivos pads de aterrissagem. Com a tecnologia moderna, esse método foi aprimorado automatizando o processo de transferência usando o processo direto de ECO, eliminando o arquivo de exportação manual da netlist.

Usar ferramentas separadas para cada fase do processo de design torna extremamente difícil gerenciar seus dados de projeto. Cada ferramenta tem sua própria maneira de modelar sua parte do quebra-cabeça do design geral. Modelos de componentes diferentes, formatos de arquivo e netlist, unir todos esses elementos pode ser um pesadelo. O processo de design no Altium Designer é diferente. Seja você editando seu esquemático, fazendo o layout de uma placa ou até mesmo projetando FPGA, em cada estágio, você está interagindo com um único modelo unificado do design. Cada componente do processo de design no Altium Designer contém esses dados unificados. É uma representação completa do que um componente realmente é no mundo real. Não apenas esse modelo de dados unificado facilita a sincronização rápida e precisa de cada parte do design, mas também significa que, quando chega a hora de liberar para a fabricação, você pode estar confiante de que todos os seus dados de saída estão validados, consistentes e prontos para a produção.

A AGULHA NO PALHEIRO

Encontrar um componente no layout pode ser bastante complicado, especialmente se você não sabe quais outros componentes devem estar conectados com aquele componente específico. A Altium oferece uma solução onde os usuários podem personalizar facilmente as opções de filtragem de visualização para mostrar apenas os componentes necessários no fluxo de design da PCB. Isso torna todo o processo de revisão de design fácil de visualizar e navegar (Figura 1).

A vantagem de usar modelos de dados unificados é que isso não limita ninguém a encontrar objetos apenas no ambiente da Placa de Circuito Impresso. O recurso de sondagem cruzada permite que os usuários selecionem um grupo de componentes do esquemático e, em seguida, selecionem automaticamente seus contrapartes de pegada no ambiente da PCB.

Figura 1: Altium Designer permite que você encontre facilmente e rapidamente componentes em seu design.

À medida que o projeto se aproxima da conclusão, torna-se mais desafiador fazer conexões na PCB devido à limitação de espaço resultante das trilhas de cobre que percorrem toda a placa. É essencial que informações desnecessárias sejam ocultadas, mascaradas ou filtradas da visualização. Os designs de RF são um bom exemplo disso, pois existem certas redes que devem ser tratadas com precaução extra. Identificar redes que fazem parte do dispositivo de comunicação é uma prioridade máxima e filtrar essas redes pode determinar o sucesso e a confiabilidade do produto. Um designer deve ter controle total sobre quais redes devem ser exibidas, o comprimento total da trilha e se existem outros pads que estão sem roteamento.

Figura 2: Redes, como circuitos de RF, podem ser mascaradas e controladas.

Figura 3: Os pads para a rede RF selecionada são destacados.

O QUADRO VIRTUAL ANTES DO QUADRO REAL

Os designers de PCB geralmente dependem de arquivos Gerber para terem uma ideia de como sua placa ficaria após a produção. Isso é uma limitação, pois só pode ser visualizado em 2D. Uma boa maneira de realmente ver a placa é navegar pelo interior em 3D, Figura 4, para ver o caminho das trilhas condutoras e suas conexões entre camadas com vias e pads.

Figura 4: Usando 3D, você pode ver os caminhos dos condutores dentro da placa.

A máscara de solda também pode ser visualizada para garantir que a cobertura adequada seja alcançada, como mostrado na Figura 5. Esta é uma camada fina semelhante a um verniz de polímero que geralmente é aplicada às trilhas de cobre para prevenir oxidação durante o processo de fabricação. Outro uso para isso é evitar a formação de bolhas de solda que podem causar conexões não intencionais entre condutores. Isso é chamado de ponte de solda.

Figura 5: A máscara de solda pode ser visualizada, aqui na cor azul.

CONCLUSÃO

O design de Placas de Circuito Impresso pode ser complexo, mas é perfeitamente possível superar os desafios com a ajuda de painéis de busca e filtro. Usando esses recursos, seja você um iniciante ou um veterano em design de PCB, o único caminho é seguir em frente. Aqui é onde sua ferramenta de design deve ajudar a minimizar falhas no projeto e aumentar a produtividade automatizando seu ambiente.