Tự tin Ghi lại Tất cả Chi tiết Thiết kế trong Tài liệu Thiết kế PCB

Tài liệu thiết kế phải ghi lại tất cả các khía cạnh của việc thiết kế một hệ thống. Điều này bao gồm thông số kỹ thuật, ý định thiết kế, quy trình thiết kế và khả năng truy vết trở lại thông số kỹ thuật. Chỉ khi đó, người thiết kế mới có thể tự tin rằng tất cả thông tin thiết kế liên quan đã được ghi lại tại một nơi. Bài viết này được dự định là một hướng dẫn để nhắc bạn cân nhắc cách ghi lại chi tiết thiết kế ngoài bản vẽ chế tạo và lắp ráp.

GIỚI THIỆU

Một trong những khía cạnh quan trọng nhưng thường bị tránh khi tài liệu hóa thiết kế là tài liệu thiết kế chính thức. Quá thường chúng ta hoàn thành thiết kế, tạo ra tài liệu chế tạo, lắp ráp và kiểm định sau đó coi như công việc đã xong. Việc ghi lại đúng đắn thông số kỹ thuật của hệ thống, ý định thiết kế, quy trình thiết kế và khả năng truy vết trở lại thông số kỹ thuật là một nhiệm vụ tốn thời gian và khó khăn nhưng rất cần thiết.

Việc ghi lại chi tiết thiết kế trong tài liệu biên tập pcb phải bắt đầu từ giai đoạn lập kế hoạch của bất kỳ thiết kế nào và bắt đầu với thông số kỹ thuật. Nếu thiết kế được nhắc đến trong tài liệu thiết kế là một hệ thống con của một hệ thống lớn hơn, thông số kỹ thuật của hệ thống tổng thể phải được trình bày và sau đó những phần của thông số kỹ thuật hệ thống chảy vào hệ thống con phải được giải quyết. Trong suốt quá trình thiết kế, tài liệu thiết kế trở thành một tài liệu sống, phát triển cùng với quá trình thiết kế khi mỗi mạch con được thiết kế và triển khai.

Mục đích của tài liệu thiết kế là ghi lại thông tin thiết kế liên quan ngoài phạm vi của sơ đồ, bản vẽ chế tạo và lắp ráp.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Giai đoạn đặc tả là một lĩnh vực khác thường bị bỏ qua hoặc tránh do hạn chế về thời gian và ngân sách. Do đó, cần phải dành thời gian và nguồn lực ngay từ đầu để giải quyết việc phát triển đặc tả một cách đúng đắn. Khi làm việc trong môi trường khởi nghiệp, nơi thời gian và tiền bạc rất quý giá, tôi đã vài lần phải đối mặt với việc được giao thiết kế sản phẩm với các đặc tả mơ hồ hoặc không tồn tại. Cách tiếp cận này đầy rủi ro. Thiết kế theo một đặc tả không tồn tại hoặc thay đổi liên tục dẫn đến câu chuyện phát triển không bao giờ kết thúc. Đặc tả ở đó để nói cho bạn biết bạn cần đạt được điều gì và xác minh khi thiết kế hoàn thành. Quá thường, tâm lý “chúng ta có thể làm cho nó tốt hơn” tồn tại và dự án kết thúc với việc vượt ngân sách và chậm tiến độ, là những lý do chính không xử lý đặc tả ngay từ đầu.

Thường thì đặc tả của thiết bị được đề cập trong tài liệu thiết kế sẽ là một hệ thống con của một hệ thống lớn hơn nhiều. Đặc tả hệ thống tổng thể được trình bày, sau đó các phần của đặc tả hệ thống áp dụng cho thiết bị đang xem xét được trình bày một cách logic và có tổ chức.

Đặc tả nên bao gồm (nhưng không giới hạn ở):

- Chức năng (hệ thống con được dự định làm gì)

- Môi trường hoạt động (nhiệt độ, độ ẩm, v.v.)

- Giao diện với các hệ thống con khác

- Ngân sách năng lượng

- Điện áp cung cấp có sẵn

- Ràng buộc về kích thước/trọng lượng/hình dạng cơ khí

- Yêu cầu về sốc và rung

- Nhiệt (làm mát có sẵn, ràng buộc phát xạ nhiệt bức xạ, v.v.)

- EMI phát ra, dẫn và khả năng chịu đựng

- Độ tin cậy.

Hơn nữa, danh sách còn tiếp tục…

Tổng quan Hệ thống

Tổng quan hệ thống mô tả hệ thống bằng một bản kể chuyện sử dụng càng ít thuật ngữ kỹ thuật càng tốt. Đây là mô tả kiến trúc hệ thống cấp cao và nên bao gồm sơ đồ kiến trúc cho thấy các hệ thống con và giao diện kết nối của chúng. Giao diện với các hệ thống con bên ngoài cũng nên được đề cập trong cả bản kể chuyện và sơ đồ.

Xem xét Thiết kế

Xem xét thiết kế mô tả bất kỳ ràng buộc nào trong thiết kế hệ thống. Phần này nên tham khảo bất kỳ nghiên cứu đánh đổi nào được thực hiện cũng như bất kỳ giả định nào được nhóm thiết kế đưa ra khi phát triển thiết kế hệ thống. Phần này nên tham chiếu đến đặc tả để có tính theo dõi.

Thiết kế Mạch con

Phần thiết kế mạch con phân chia từng mạch con như dao động ký, bộ khuếch đại, MCU và các khối chức năng hệ thống cụ thể khác. Mỗi mạch con nên có phần của riêng mình bao gồm (nhưng không giới hạn ở):

Tiêu đề

Tiêu đề nên mô tả hoạt động của mạch.

Lý thuyết Hoạt động

Lý thuyết hoạt động nên mô tả chức năng của mạch ở chi tiết kỹ thuật cấp thấp. Nếu áp dụng, một tham chiếu đến mục đặc tả được mạch con thực hiện nên được tham chiếu để có tính theo dõi.

Sơ đồ Mạch

Sơ đồ mạch, Hình 1, có thể được sao chép trực tiếp từ công cụ chụp sơ đồ mạch nếu chức năng đó được hỗ trợ. Nếu không, một công cụ chỉnh sửa đồ họa phải được sử dụng.

Hình 1: Sơ đồ mạch có thể được sao chép từ công cụ chụp sơ đồ mạch.

Tính toán Thiết kế

Mọi tính toán cho giá trị linh kiện phải được trình bày như sự tiêu hao công suất của tất cả các linh kiện nếu có, hằng số thời gian của bộ lọc và bất kỳ thông số hiệu suất mạch tính toán nào khác.

Kết quả Mô phỏng

Nếu có bất kỳ mô phỏng nào được thực hiện trên mạch phụ, kết quả phải được trình bày. Một đặc tả kỹ thuật chi tiết của kết quả mô phỏng cũng phải được cung cấp. Nếu có thể, một tham chiếu đến mục tiêu đặc tả được mạch phụ đáp ứng nên được tham chiếu để có tính truy xuất.

Hình 2: Kết quả mô phỏng phải được bao gồm.

Kiến trúc Giao diện

Kiến trúc giao diện của hệ thống phụ được chi tiết trong tài liệu thiết kế phải được mô tả chi tiết kỹ thuật cấp thấp. Bất kỳ cấu hình phần cứng thỏa thuận nào giữa các hệ thống phụ phải được thảo luận chi tiết và tham chiếu trở lại với đặc tả.

Tính năng Cơ khí

Phần tính năng cơ khí chứa các thuộc tính vật lý của thiết kế. Thông tin được truyền đạt trong phần này nên bao gồm nhưng không giới hạn ở Hình dạng bảng mạch, kích thước, trọng lượng, trọng tâm (nếu có), và các tính năng chính. Nếu thích hợp, một tham chiếu đến mục tiêu đặc tả được đáp ứng nên được trích dẫn. Phần này nên chứa một sơ đồ của hệ thống hoàn chỉnh, được hiển thị trong ví dụ ở Hình 3, ghi chú các tính năng chính như kích thước, chỉ báo, kết nối cáp, linh kiện lớn và bất kỳ tính năng đáng kể nào khác của thiết kế.

Hình 3: Các kích thước cơ khí và tính năng chính được chi tiết trong bản vẽ cơ khí.

Phân Tích Hệ Thống

Khi thông số kỹ thuật yêu cầu, cần phải tiến hành phân tích cuối cùng của hệ thống. Thiết kế cuối cùng được mô hình hóa và phân tích để xác minh rằng thiết kế cuối cùng đáp ứng thông số kỹ thuật. Loại dữ liệu được trình bày trong phần cuối này trở lại với các yêu cầu của hệ thống về nhiệt, sốc và rung, độ tin cậy, EMI và hình dạng kích thước và chức năng. Một mô hình 3D cũng thường được yêu cầu để hoàn thành tài liệu thiết kế cuối cùng.

KẾT LUẬN

Tài liệu thiết kế là một tài liệu sống và là một phần rất cần thiết của mọi thiết kế. Nó cung cấp khả năng truy vết trở lại thông số kỹ thuật và là yếu tố quan trọng trong việc xác định khi nào giai đoạn thiết kế hoàn thành. Tài liệu thiết kế không phải là sự thay thế cho các tài liệu chế tạo và lắp ráp phần cứng truyền thống nhưng nên được coi là việc ghi lại toàn bộ quá trình thiết kế.