Utilice un enfoque modular para simplificar su proceso de diseño de PCBs

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Fuente de la imagen: usuario de Adobe Stock alexbrylovhk

 

 

En mi primer viaje a Yosemite, mordí más de lo que podía masticar. Montañas grandes, mala planificación, y me encontré a merced de una chimenea estrecha. Luego tuve que desechar mi proyecto y me encontré de nuevo en el valle mirando fijamente a la montaña que no podía conquistar. A veces el diseño de PCBs puede terminar justo como mi esfuerzo de escalada fallido si no se planifica correctamente al moverse de la especificación conceptual al diseño real.  Hay muchos factores a considerar a la vez. Por ejemplo, dónde colocar los componentes principales para optimizar el espacio y el rendimiento, y cuál poner primero. También tendrá que considerar dónde se adaptan los subsistemas y qué colocación dará como resultado pistas más limpias. Estas decisiones iniciales pueden ser desalentadoras y llevar a la postergación o, en mi caso en Yosemite, a tener que empezar de nuevo por completo.

Para ayudar a romper el bloqueo del diseñador, simplifico los conceptos de diseño modularizándolos en componentes virtuales.

 

 

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Fuente de la imagen: usuario de Flickr Uwe Hermann (CC BY 2.0)

 

Dividir la montaña en escalones

 

Al igual que la manera en que un escalador se acercaría a una montaña; divida su diseño de PCB en "zonas" manejables y aborde cada una de ellas individualmente hasta llegar a la cima. Para comenzar su diseño, busque áreas que sean autónomas o tengan una interfaz bien definida. Estas secciones tendrán que diseñarse en detalle, pero al principio solo necesitamos identificar su presencia en la tarjeta. Una vez identificadas, puede bloquearlas temporalmente utilizando un marcador de posición, al que nos referiremos como "caja negra".  Al igual que la planificación de una ruta de escalada, esto le permitirá centrarse en el panorama general y luego puede volver atrás y abordar cada sección individual. El uso de marcadores de posición en su diseño para priorizar secciones de su diseño se conoce comúnmente como "modularización de su diseño".

Si usted piensa en ello, muchos de los componentes que utilizamos en nuestros diseños son cajas negras por dos razones:

 

  1. Presentan una interfaz bien definida en sus pines y especificaciones.

  2. Sabemos que su rendimiento está predefinido y es específico de su interfaz. Como resultado, no necesitamos definir cómo funcionan dentro de su interfaz.

Imagine lo complicado que sería su proyecto si tuviera que representar el funcionamiento interno de todos los amplificadores operativos, CPUs, reguladores, etc. Sería enormemente complejo.  

 

Podemos ampliar este concepto de marcadores de posición para iniciar el proceso de diseño.  A menudo, tendrá un punto de partida para descubrir cómo dividir su diseño en campos manejables si se ha mantenido organizado. ¿Recuerda la documentación de su proyecto? Esos diagramas de flujo, resúmenes de diseño y documentación del usuario deben presentar la función de su diseño a un alto nivel. Al igual que su diseño de PCB modular, estos documentos se centran en la imagen global de su diseño y son un excelente recurso para modularizar inicialmente su diseño de PCB.

 

Independientemente de si tiene estos documentos o no, recomiendo repetir los siguientes pasos hasta que el concepto de diseño sea lo suficientemente simple para completarlo:

 

  • Encuentre un subsistema o grupo funcional que pueda modularizar.

  • Identifique todos los componentes que forman parte del grupo.

  • Identifique las entradas y salidas (es decir, la interfaz) del grupo.

  • Cree una caja negra para representar al grupo y su interfaz.

  • Sustituya la caja negra por los componentes identificados en su diseño.

 

Una vez que haya definido sus módulos, dé un primer paso en su esquemático o PCB con cajas negras para hacerse una idea de cómo se interrelacionan.  Debería ser bastante simple construir todo el diseño. Con esto, puede empezar a diseñar el contenido de las cajas negras individuales. También puede optar por modularizar los subsistemas dentro de ellos. La modularización funciona a cualquier nivel.

 

 

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Fuente de la imagen: usuario de Flickr Steve Marple (CC BY 2.0)

 

 

Herramientas y técnicas de modularización

 

La mayoría de los programas de diseño incluirán características que le ayudarán a modularizar su diseño. Esto le permite representar sus módulos en el entorno del proyecto de la manera que más le convenga a usted y a su equipo. A continuación, le presentamos algunas ideas que suelen estar disponibles:

 

Herramientas de dibujo

 

Coloque las formas dibujadas usando las herramientas de dibujo.  Use una caja sencilla o algo más creativo si le ayuda. Use una herramienta de dibujo de líneas para mostrar las conexiones a otras partes del diseño.

 

Componentes personalizados

 

Algunos programas de diseño le permiten definir componentes personalizados en caso de que no encuentre todo lo que necesita en sus librerías de componentes. Incluso puede ser capaz de definir las propiedades eléctricas del componente con la precisión suficiente para incluirlo en un esquema de trabajo.

Notas

Use texto para representar su caja negra, o agregue texto escrito a una forma dibujada. También puede ser útil escribir una nota descriptiva para rastrear su razonamiento cuando agregue la caja negra. Señale la parte del diseño a la que se aplica la nota con una flecha.

 

Tareas pendientes

 

Cree recordatorios para usted mismo con el fin de diseñar el contenido de sus cajas negras como tareas pendientes. Los elementos de las tareas pendientes deben estar disponibles en cualquier lugar del proyecto y pueden asignarse a un propietario, clasificarse y marcarse como completos cuando estén terminados.

Limpieza con facilidad

 

Desde mi primera experiencia en Yosemite, una mejor planificación de rutas me ha permitido reducir los problemas significativamente. Lo mismo vale para modularizar su diseño de PCB y, afortunadamente, hay incluso programas para ayudarle con esto. Altium Designer puede ayudarle a modularizar su diseño, y realizar un seguimiento e informar sobre su progreso. De esta manera usted puede pasar menos tiempo planeando ansiosamente cómo salir de una mala situación y más tiempo diseñando un producto excelente.

 
 
 
 
 
 
 
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