Linee Guida per la Progettazione di PCB Orientate alla Produzione: Come Evitare Errori Critici di Progettazione

Giuro che avrei provato a partecipare a MasterChef se non avessi completato la mia laurea in ingegneria. E non lo dico perché sono bravissimo a cucinare, ma perché non mi sono arreso nemmeno dopo un orribile tentativo di cucinare vermicelli di riso fritto. Non sono riuscito ad inzuppare adeguatamente i noodles, quindi la pasta che ne è uscita aveva una superficie troppo dura, immangiabile. Questo è stato un buon esempio di cosa può accadere ad un piatto quando non si seguono attentamente le indicazioni.

Come nella cucina, anche durante la progettazione elettronica gli errori sono destinati a verificarsi, anche per i progettisti più meticolosi. Poi ci sono alcuni errori che sono così critici da dover scartare l'intero circuito stampato (PCB) e ricominciare da capo. Se state aspettando pazientemente un prototipo di layout di PCB per testare i vostri circuiti, questo può comportare costosi ritardi nel ciclo di sviluppo del prodotto.

Gravi Errori di Progettazione per la Produzione

Tutti odiamo commettere errori. Ma in realtà, per ottenere il design perfetto sono necessari almeno due o tre tentativi. Fintanto che sistemiamo gli errori dei primi lavori semplicemente rimuovendo alcuni percorsi o ponticelli, l'impatto sul processo di sviluppo è minimo. Non si può dire lo stesso di alcuni dei seguenti errori che quasi sempre rovinano completamente i vostri circuiti stampati.

1. Usare il Formato Sbagliato

La maggior parte dei componenti passivi sono disponibili sia in formato a foro passante che a montaggio superficiale, mentre i circuiti integrati (IC), in particolare i CI con funzioni speciali, sono prodotti in un numero limitato di forme. Confondere un circuito integrato SOIC (Small Outline Integrated Circuit) e un SSOP (Small Outline Package) può portare a cercare di inserire un circuito integrato più piccolo in uno spazio più grande, o viceversa.

Ricordatevi di verificare il tipo di confezione dei vostri componenti controllando accuratamente le loro schede tecniche. Non fate supposizioni e assicuratevi che sia le dimensioni del circuito integrato che la dimensione dei piedini siano corrette. Ho imparato la lezione quando ho usato erroneamente la versione "stretta" di un SOIC, dato che la versione "larga" aveva la stessa dimensione dei piedini.

^{Utilizzate sempre i circuiti integrati corretti per evitare errori di progettazione che influiscono sulle dimensioni del progetto.}

2. Disallineamento del bus degli indirizzi

Durante i miei primi anni come ingegnere, la necessità di memoria ad alta densità significava usare una memoria flash parallela o una memoria statica ad accesso casuale (SRAM). Ho dovuto gestire fino a 23 bit di indirizzo e 8 bit di segnali di dati. Un errore nell'accoppiare i pin di indirizzo del microcontrollore ai componenti della memoria potrebbe risultare in un prototipo inutilizzabile o passare un paio di giorni a tagliare e ricablare i segnali con i cavi dei ponticelli. Per evitare ciò, ho dovuto studiare a fondo il bus di indirizzamento del microprocessore e il modo in cui ogni chip di memoria dovrebbe essere collegato.

3. Progettazione del Piano di Massa Sbagliata

L'effetto di una corretta progettazione del piano di massa può non essere evidente nei circuiti digitali più semplici. Tuttavia, se si ignorano le migliori pratiche del piano di massa per i circuiti analogici o misti, si può avere una serie di circuiti stampati densamente popolati, tanto da essere inaccettabili. Il che può causare interferenze e diafonia, rendendo necessaria la riprogettazione da capo dell'intero progetto.

Anche se ho la fortuna di esser sempre riuscito a recuperare anche i circuiti stampati con collegamenti a terra inadeguati, adesso mi assicuro sempre che un progetto preveda una corretta progettazione del piano di massa. Ricordatevi sempre di separare la massa analogica da quella digitale quando è necessario e tenete sempre a mente il percorso del flusso di corrente.

4. Fori di Montaggio mal Posizionati

I fori di montaggio possono essere utili per ridurre le interferenze elettromagnetiche (EMI). Tuttavia, se i fori di montaggio sono posizionati male, allora questi fori non avranno alcuna utilità. Assicuratevi di aver posizionato correttamente i fori, altrimenti le viti non potranno essere fissate in alcun modo.

Per i progetti in cui il circuito stampato è montato in un involucro, è fondamentale cominciare il layout del PCB con i fori di montaggio posti nella posizione corretta prima di aggiungere altri componenti.

^{Nemmeno un trapano sarà d'aiuto se avete specificato una posizione sbagliata per i fori in primo luogo.}

5. Eccesso di Corrente su Rame Sottile

Cosa potrebbe mai andare storto se avete già ricontrollato ogni sottocircuito, e tutti hanno un flusso di corrente sufficientemente alto ed entro i limiti? Che potreste non aver considerato i limiti totali a livello di tutto il circuito per intero. Un altro errore è la scelta di un filo di rame troppo stretto. In questi casi il rame può surriscaldarsi, fino a rompersi completamente. Uno strumento di controllo dell’energia adeguato dovrebbe essere in grado di indicarvi correttamente tutti i requisiti di energia di ogni percorso. Se state lavorando con un software di progettazione PCB professionale, come Altium Designer^®, potete godere dei vantaggi dello strumento di analisi della DC per verificare i vostri calcoli.

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