Как избежать наиболее распространенных ошибок в процессе проектирования схемы

Десятилетие различий

Процессы проверки схемных проектов были гораздо проще 10 лет назад, и процесс проверки схем на ошибки, казалось, не требовал такого огромного количества человеко-часов. Спустя более 10 лет наши проекты стали сложнее, чем когда-либо. И когда дело доходит до проектирования сложных схем с множеством устройств с большим количеством контактов и большими разъемами на плате и вне ее, возникает значительный риск проникновения ошибок в процесс производства.

И мы все знаем, к чему это приводит, к повторным прогонам.

Недавно я встретился с Altium Designer, чтобы поговорить о новой технологии, над которой мы работаем в Valydate для проверок целостности схематических данных. За последние несколько лет мы обнаружили, что значительно выигрываем от всех ошибок, которые инженеры допускают в процессе проектирования схем. Это отлично для нас и для дизайнеров тоже, так как мы наконец получили представление о том, сколько потенциальных ошибок существует в процессе проектирования схем и как мало из них на самом деле выявляется в ручных, основанных на человеческом контроле проверках.

Начиная с малого

У Valydate интересная история. Мы начали с намерением выпустить инструмент EDA для анализа целостности схем, но в то время у нас просто не было достаточно ресурсов для таких инвестиций. Решение? Начать с меньших инвестиций, развивать нашу технологию через предложение услуг и демонстрировать нашу технологию на оценке реальных проектов клиентов.

Сработало? Да. И очень даже. Отчет за отчетом приходил от наших клиентских проектов о похожих ошибках, которые дизайнеры продолжали допускать в своем процессе проверки схем, некоторые из которых, возможно, вы тоже делаете.

Находя опору в дизайнерских недостатках

Valydate потратила два года, с 2011 по 2012, на выполнение отчетов по проверке схем для сотен схем. Мы разделили наши находки на две категории:

• Критические ошибки. Включали в себя ошибки в схеме, которые, если их не исправить, скорее всего, приведут к сбою в работе устройства.
• Дефекты. Хотя они и не так серьезны, как критические ошибки, неисправленные дефекты все же могли привести к потере функциональности устройства.

Критические ошибки в дизайне

Мы были удивлены видами критических, разрушающих дизайн ошибок, которые мы находили при проверке схем. Целых 21% всех критических ошибок дизайна были связаны с отсутствием источника питания, а 18% ошибок связаны с наличием нескольких выходов на одной линии. Вы когда-нибудь допускали эти ошибки в процессе проектирования?

Ошибки дефектов

Дефекты также предоставили некоторые интересные выводы, с диапазоном потенциальных дефектов, значительно превышающим критические ошибки. Больше всего их? Выходное напряжение драйвера ниже, чем входное напряжение приемника, составляет 22%. Вам что-то из этого знакомо?

Связь

Что меня больше всего удивило, когда мы приближались к завершению нашего двухлетнего исследования, так это сходство ошибок в дизайне. Не так уж и много случаев, когда команда дизайнеров делает единичные ошибки. В этом исследовании были сотни различных схем, и все они имели одни и те же критические недостатки в дизайне.

Я не думаю, что в этом виноваты дизайнеры. Просто сегодня при проверке схематических проектов приходится охватывать слишком много аспектов. Когда речь идет о соблюдении сроков выпуска, ошибки неизбежно будут проскальзывать. В целом, в процессе проверки схем слишком много человеческих факторов, которые нужно учитывать. Как вообще можно узнать, что стало причиной проскочившей на производство ошибки в дизайне?

Практические решения для дизайнеров

По завершении нашего двухлетнего исследования мы заметили тенденцию среди наиболее частых ошибок в дизайне - все они были связаны с сетями питания, программируемыми устройствами и неправильным использованием подтягивающих/опускающих резисторов. Отбросив в сторону инструменты анализа схем, мы собрали 8 практических советов для дизайнеров, которые следует иметь в виду в следующий раз при проектировании схемы, чтобы, возможно, избежать некоторых или всех этих критических ошибок в дизайне.

Решения для сетей питания

• При проектировании вашей схемы убедитесь, что для каждого необходимого напряжения печатной платы определен источник питания с постоянным именем сети, иначе вы рискуете столкнуться с проблемами неправильного соединения, если имена не будут точно совпадать.
• Обязательно проверьте контакты питания на каждом устройстве, чтобы подтвердить, что они подключены к источнику питания с правильным минимальным и максимальным напряжением.
• Всегда проводите инвентаризацию всех земель в вашей схеме и подтверждайте, что каждая сеть земли имеет конкретный источник заземления.
• Привыкайте проверять, что символы схемы вашего устройства включают вкладки на схеме, которые будут рассматриваться человеком, и всегда используйте тот же номер вывода, который указан в вашем техническом описании.

Программируемые устройства и решения с отсутствующими резисторами

• Если вы используете в своем проекте программируемое устройство, убедитесь, что ваш список соединений печатной платы требует соединения с устройством с правильно определенным выводом.
• Проверьте, чтобы определение вашего программируемого вывода не конфликтовало с требуемым определением для вашей компоновки печатной платы. Перепутать конфигурации выводов может привести к ошибкам, когда вывод для FPGA определен как выход, но вы настроили его как вход.
• Установите канал связи с вашими командами разработчиков FPGA как можно раньше в процессе проектирования, чтобы сообщить ожидания относительно имен контактов, направления, технологии, наличия подтягивающих/подтягивающих вниз резисторов и напряжений питающих банков по каждому контакту.
• Уделите время, чтобы проверить, что все сети с открытым стоком в проекте по крайней мере имеют предусмотренные подтягивающие/подтягивающие вниз резисторы.

Вопрос времени

В конце концов, я думаю, что все сводится к тому, сколько времени вы готовы уделить процессу проверки схемы. Хотя процесс проверки человеком отлично работал десять лет назад, сейчас мы находимся в точке, когда схемы стали слишком сложными, чтобы их можно было надежно проверять вручную.

То, что нам действительно нужно видеть, это инструмент анализа целостности схем, который мог бы выполнять все эти проверки за вас и освободить ваше время для более насущных дел. Valydate делает именно это, и в ближайшие недели мы с радостью поделимся новым расширением для Altium Designer^® , которое автоматизирует процесс проверки схемы для вас. Оставайтесь на связи, пользователи Altium Designer , впереди вас ждут хорошие новости.

Майкл является достигшим успехов бизнес-лидером с доказанным опытом увеличения доходов, прибыли и доли рынка, а также высоким уровнем лояльности клиентов и сотрудников. Он также способен руководить межфункциональными глобальными командами в области исследований и разработок.

До работы в Valydate Майкл занимал различные управленческие должности в области развития бизнеса, продаж, операций и инженерии в компаниях Nortel Networks, CoreSim и, наиболее недавно, в Fidus Systems, где он возглавил расширение компании в Силиконовую долину. В настоящее время он является генеральным директором Valydate, компании, которую он сосновал в 2010 году.

Майкл получил степень бакалавра инженерии компьютерных систем (с отличием, медаль Сената) в Университете Карлтона и исполнительную магистерскую степень в области делового администрирования в Университете Оттавы. Он является обладателем множества наград и почестей, включая награду OBJ 2009 Forty under Forty Award.