Cos'è l'acquisizione schematica?
Introduzione
In termini pratici, l'acquisizione schematica è il processo di conversione di un disegno cartaceo in una rappresentazione elettronica, che strumenti software come la simulazione di circuiti o i pacchetti di progettazione PCB possono elaborare.
Principi di base
Un diagramma circuitale è fondamentalmente un elenco di componenti e di connessioni fra i collegamenti di tali parti. Possono essere componenti elettronici, dalla semplice resistenza al chip di un complesso circuito integrato, oppure un dispositivo logico programmabile (FPGA). in alternativa, anche componenti meccanici, come i connettori, i pulsanti o gli interruttori.
Il processo di acquisizione schematica deve includere tutto quello che è necessario al corretto funzionamento del progetto circuitale, compresi i collegamenti elettrici con il rispettivo ambiente. Pertanto, l'attenzione ai dettagli è fondamentale. Qualsiasi omissione nella progettazione di circuiti acquisiti schematicamente può causare potenzialmente complicazioni per malfunzionamenti non preventivati, costose diagnosi e azioni correttive.
L'output del processo di acquisizione schematica è generalmente visualizzato come una netlist, che può essere importata in altri strumenti software, come un programma di simulazione o un pacchetto di progettazione PCB.
Regole pratiche
Quando crei uno schematico, alcuni suggerimenti possono farti risparmiare tempo e prevenire problemi lungo il percorso.
- Il flusso di segnale deve sempre scorrere da sinistra a destra, dall'ingresso all'uscita. Allo stesso modo, gli alimentatori dovrebbero fornire energia dal principio alla fine. Questa convenzione assicura che chiunque guardi lo schematico capisca immediatamente dove scorrono i segnali e quali reti trasportano i segnali o l'energia.
- Tutte le etichette devono seguire una convenzione di denominazione coerente, in modo da aiutare il lettore a comprendere ed evidenziare potenziali problemi. Ad esempio, una connessione etichettata come rete di alimentazione, ma posizionata come rete di segnale, si distingue immediatamente, risparmiando tempo nella risoluzione dei problemi relativi al processo di progettazione o produzione.
- I cavi non devono possibilmente sovrapporsi o convergere, così da evitare confusione sulla presenza o meno di una connessione fra i cavi. L'utilizzo di simboli universali per le connessioni di alimentazione può ridurre il numero di cavi e rendere lo schematico più chiaro. Se i cavi devono sovrapporsi, evidenzialo per il lettore. Se i cavi si collegano, utilizza al massimo tre cavi. Un numero superiore a tre connessioni di cavi in un unico punto potrebbe essere erroneamente interpretato come cavi che si sovrappongono.
- Se lo schematico si estende su più pagine, separa i componenti, in modo che ogni pagina abbia blocchi funzionali completi anziché posizionare in maniera casuale tali blocchi fra le pagine. Le connessioni, dove i cavi scorrono fra le pagine, devono essere identificabili.
- Non dimenticare i componenti che non fanno parte del progetto funzionale: Condensatori di disaccoppiamento, filtri di rete, dispositivi di protezione. Una parte dei componenti che un dispositivo richiede per funzionare nel mondo reale non sono inclusi nelle relative funzionalità di base. Tuttavia, non includerli nell'acquisizione schematica annullerà i risultati della simulazione e causerà gravi problemi se non verranno inseriti nella progettazione del layout PCB.
- Infine, se alcuni aspetti dello schematico non sono chiari, aggiungi una nota esplicativa. In seguito ringrazierai te stesso, quando osserverai lo schematico dopo una pausa e penserai al circuito, non riuscendo a ricordarti di alcune delle decisioni di progettazione che avevi preso in quel momento.
Simulazione del circuito
Sono disponibili strumenti di simulazione per la gestione di una progettazione schematica, la regolazione degli input e il monitoramento degli output teorici. Questi strumenti consentono al progettista di collaudare la progettazione del circuito in tutte le possibili condizioni in ingresso, verificare che il circuito funzioni come previsto e convalidare il circuito rispetto ai requisiti complessivi per il dispositivo che alimenta.
Ogni componente e segnale in ingresso incluso nello schematico necessita dei relativi parametri operativi e delle caratteristiche sulle prestazioni definite. Sebbene i dettagli dei componenti standard siano spesso disponibili nelle librerie dati, componenti personalizzati o insoliti potrebbero richiedere che tali informazioni siano definite e inserite. Ricorda che la simulazione sarà efficace solo se lo saranno anche i dati utilizzati. Qualsiasi errore, anche se minimo, potrà portare a risultati fuorvianti o poco rappresentativi, che possono risultare evidenti solamente durante il funzionamento del dispositivo assemblato.
Un punto importante da ricordare è che gli strumenti di simulazione valuteranno il funzionamento del circuito in condizioni ottimali. Pertanto, a meno che non vengano aggiunti al modello, non prenderanno in considerazione effetti nel mondo reale, come le perdite di traccia dovute all'impedenza oppure la generazione di emissioni dei disturbi. Inoltre, non terranno conto dell'interferenza da parte delle emissioni dei disturbi generati o veicolati, della diafonia fra le reti di segnale e altri effetti indiretti.
Un buon progettista esaminerà la vulnerabilità della progettazione del circuito a tali fattori e li inserirà nella progettazione PCB come vincoli, che si tradurranno nel tracciamento dei parametri di larghezza minima e lunghezza massima, nei vincoli di separazione delle tracce e nei requisiti di protezione/schermatura.
Progettazione PCB
Vari strumenti trasformeranno automaticamente un progetto schematico in un layout PCB, ottimizzando il posizionamento dei componenti e delle tracce, in modo da massimizzare le prestazioni e soddisfare qualsiasi vincolo specificato. Tuttavia, controlla sempre la progettazione schematica prima di iniziare il processo di produzione della scheda. La maggior parte dei pacchetti include i controlli delle regole, che possono rivelare errori. Questi però non sostituiscono una revisione manuale.
Semplici problemi, come i condensatori di disaccoppiamento posizionati in maniera molto distante rispetto ai componenti, possono non essere evidenziati da un controllo automatico. Per questo motivo è necessaria un'attenzione specifica. Qualsiasi errore, tuttavia, può comportare perdite di tempo e denaro se il PCB non funziona. La risoluzione di problemi minori, come la creazione di fori e l'aggiunta di cavi per bypassare le tracce, potrebbe soddisfare il processo di prototipazione, ma non sono adatti alla produzione in serie.
In sintesi
Per rispondere alla domanda "Cos'è l'acquisizione schematica?", si tratta di un processo che consente al progettista di simulare il circuito per convalidare il progetto e creare un layout PCB ottimale, attraverso un minimo sforzo. Tuttavia, in ogni fase del processo, il progettista deve eseguire controlli accurati, in modo da evitare errori che influiscano sui passaggi successivi. Gli strumenti di simulazione e i pacchetti di progettazione PCB possono acquisire lo schematico e rendere più semplice la vita del progettista. Tuttavia, non sono mai perfetti e il progettista non deve mai fare affidamento sugli output di uno strumento senza aver prima effettuato una revisione accurata.
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