כיצד מתבצע אב טיפוס בסביבת EE מקצועית? האם אתה עושה את אבות הטיפוס שלך על גבי לוחות לחם, על לוחות לבוש נחושת, בסגנון מנהטן, או שאתה פשוט מצייר סכימות, מזמין PCB מיוצר ומורכב ועובד איתם, פורץ פה ושם במידת הצורך?
פעם, לפני כ -15 שנה, שכרתי מכשיר אלקטרוני חדש ישר מתוך קולאז '. ביומו הראשון בעבודה, הוא שאל אותי איך אנחנו אב-טיפוס (קרש לחם, גלישת חוט וכו '). אמרתי שאנחנו פשוט הולכים ישירות לייצור PCB, ואם זה עובד אנחנו שולחים אותו!
בזמן שהתלוצתי, זה לא רחוק מהאמת. 90% מהמוצרים שעיצבתי (ועשיתי הרבה) נעשו בדרך זו. אנחנו מחליטים מה אנחנו רוצים להכין ואז מכינים את זה. לעתים קרובות הגרסה הראשונה של ה- PCB לא עובדת בצורה מושלמת, ולכן אנו מתקנים אותה בצורה הטובה ביותר שאפשר ובונים סבב PCB נוסף. ואז חזור על תהליך זה עד שהוא עובד.
אותו תהליך נעשה גם עבור הדברים הלא חשמליים. שלדת המתכת או הפלסטיק וכו '
לעיתים נדירות נרגיש שנדרש PCB מונע מחקר גרידא. זה כאשר הטכנולוגיה שאנחנו צריכים להמציא קשה מאוד ועלינו לנסות אותה לפני שאנחנו מקדישים את המשאבים לייצור מוצר בפועל. במקרה זה נתכנן את ה- PCB עם R&D בראש, ולא ייצור נפח. המשמעות היא שהחלקים על גבי לוח ה- PCB פרוסים כך שהם קלים לבדיקה, ולא כל כך אכפת לנו מהעלות להכנתו.
בכל חברה שעבדתי עבורה היא כיצד פותחו מוצרים. חברות אלו לא היו מקומות כמו נאסא שהן כבדות יותר במחקר.
אני עובד בחברה קטנה מאוד, מייצר מספרים קטנים מאוד של PCB, כך שהדרך בה אנו מייצרים אבות טיפוס דומה כנראה יותר לאופן שבו דייוויד קסנר עושה זאת. בדרך כלל אנחנו קצרים מאוד בזמן ובמימון, ולכן לעתים קרובות אנחנו באמת צריכים לנסות להשיג את זה נכון (ish) בפעם הראשונה, ואם זה לא, אז אנחנו פשוט צריכים לתקן את הלוחות ביד.
הדבר שהופך את ה- PCB שלנו לבלתי רגיל הוא שכשהיותנו במכשירים רובוטיים, אנחנו תמיד נדחפים נואשות לחלל, ומרחב זה הוא בדרך כלל צורה טיפשית. כשאני מעצב אב-טיפוס, השאלה שאני מנסה לענות עליה היא: 'האם זה אפשרי שרכיבים אלה ישתלבו במרחב הזה?' אב טיפוס זה לפעמים יהיה קיים רק ב- CAD, אבל אני צריך לעבור את רוב הדרך בפריסה לפני שאוכל להיות בטוח שהעיצוב אפשרי. לאחר שביצעתי את רוב עבודות העיצוב, אזחיל את העיצוב על שטח פנוי בהפעלה הבאה של ה- PCB שאנו מבצעים.
לדוגמה, PCB עגול קטן זה הוא בקוטר של 15 מ"מ בלבד, אך 49 רכיבים עליו, וגם זקוק למרחב עבור חוטים להלחם על רפידות, להפעלה, תקשורת ותכנות. עשיתי את הפריסה כדי לראות אם זה אפשרי. זה היה, אז הכנתי אחד כזה.
לאחר שאמרנו, עבור לוח מורכב יותר, כדאי מאוד להניח אחד גדול, לחיטוט ולסקירה . עיצוב זה הונח בגודל 100x100 מ"מ (מסיבי!) והיה לא יסולא בפז לאיתור באגים. ואז הוא הונח על אותו לוח בצורת מצחיק שהיה סיוט של אילוצים פיזיים, מה שהקשה על הוספת תכונות ניפוי באגים. שמחתי מאוד שיש לי את האב-טיפוס.
אין "לוח" פשוט. מוצר, שעשוי להיות בעיקר מעגל, עובר מספר שלבים.
לרוב אני מתכנן את המעגל למה שאנחנו חושבים שאנחנו רוצים שהמוצר יעשה, אך הגרסה הראשונה היא מבחן ספסל. גלשן. זה אפילו לא מתיימר להיות בעל הצורה המכנית הסופית. זהו לוח עם מקום רב ככל שנדרש כדי להיות מסוגל לחקור סביבו, לבצע עריכות במידת הצורך וכו '. בדרך כלל זהו לוח מלבני עם רגליים מגומי בתחתית בפינות. המעגל הוא המיועד לייצור אך לעתים קרובות עם כמה מתקני איתור באגים נוספים. לדוגמא, סיכות מעבד שאינן בשימוש מובאות אל רפידות שכותרתו במקום להסתיים רק במעבד. יכולות להיות נוריות נוספות, או אולי יציאה טורית גם אם ליחידה הסופית לא יהיה כזה. נקודות בדיקה מסומנות מכוונות מתווספות לרשתות ביניים שונות שעשויות להיות שימושיות להתחבר אליהן, להסתכל עליהן בהיקף, להזין אות לתוכו, וכו 'יתכנו מגשרים בכמה מקומות לנתק חלקים מהמעגל. המטרה של לוח זה היא לאמת את המעגל ולהפעיל את הקושחה הבסיסית.
במקרים יוצאי דופן כשאני חושב שמעגל מסוכן או שקשה לדעת מה באמת נחוץ, אני יכול לבדוק רק חתיכה קטנה על אחד מאותם לוחות התקע. לדוגמא, לפני זמן מה הייתי צריך לגרום למוצר לקבל ולעבד אותות אולטרסאונד, אך עם זרם נמוך מאוד. אתה יכול לקרוא את כל גליונות הנתונים שיש, אבל בשביל משהו כזה נדרש ניסויים אמיתיים כדי לברר איזה רווח הוא מספיק טוב, כמה רוחב פס ניתן להימנע ממציאות, והאם כמה מהטריקים הנוכחיים הנמוכים במיוחד באמת עובדים כ צָפוּי. גליונות נתונים של טרנזיסטור בדרך כלל לא אומרים לך מה מאפייני החלק עם רק כמה µA דרכו. לפעמים אתה פשוט צריך לנסות דברים. למרבה המזל זה יוצא דופן, ויכול להיות מוגבל למעגל משנה ספציפי. אגב, השגתי את מגבר הקצה הקדמי לאולטרסאונד ל 35 µA בזרם שקט 3 וולט, ורווח של כמה 1000 ב 40 קילוהרץ, כולם עם טרנזיסטורים בדידים. זה לקח קצת ניסויים.
לאחר לוח הבדיקה הראשון של הספסל, הלקוח בהכרח רוצה משהו אחר ממה שחזו בהתחלה, אתה מוצא דברים קטנים שאולי תרצה אחרת וכו '. הגרסה הבאה בדרך כלל לוקחת את האילוצים המכניים חשבון, כך כנראה גם לוח דחוס קטן יותר. הייתם חושבים שזה זה, אך לעיתים רחוקות הגרסה השנייה מוכנה למשלוח. זה בדרך כלל לא בגלל בעיות במעגלים, אלא בעיקר בגלל שעכשיו אנשים רבים יותר זוכים לראות את זה, להריח את זה, לגעת בזה, להרגיש את זה, ואחרים להסתבך עם זה. לאנשים אלה יש דעות משלהם לגבי פרטי המוצר, וכמה דברים ישתנו.
הגרסה השלישית יכולה לפעמים להיות מוכנה להפקה, אך בדרך כלל נדרשת סיבוב נוסף אחד או שניים לפני שכולם מרוצים או נכנעו, חלק כלשהו התרגש מכיוון שהדוקיקי המקורי שהדבר הזה אמור היה לעבוד איתו התיישן ב שנתיים מאז שמישהו חלם על רעיון המוצרים וכו '. הייתי אומר שסך הכל 4 או 5 גרסאות של הלוח הן הסבירות ביותר, יותר עבור ארגונים גדולים שמתגאים בתהליך ובנהלים.
בימים ההם, כאשר מכשיר חבילה קטן היה 8 פינים DIL וכל סיכה הייתה על מגרש של 0.1 אינץ ', אז יתקע גלגלת האב טיפוס ותידחף לשירות, עם פסל תלת ממדי מולחם ביד כלשהו. רכיבים רק כדי להוכיח מושג.
כיום אני נוטה להשתמש בלוחות הפיתוח של היצרנים עבור מרבית המכשירים החדשים שאני רוצה לנסות. כל אלה נוטים להביא את סיכות ה- I / O שלהם לכותרות. וניתן לחבר אותם ללוחות הערכה אחרים (מיקרו-בקר, התקני ממשק וכו ') בניתי את רוב המוצר החדש רק על ידי צירוף הלוחות הללו יחד.
הדרך האהובה עליי לעשות טיפוס אב טיפוסי בכל פעם שאני רוצה לבדוק כמה פרטים קטנים לפני שאני סומך על טיוטה או סימולציה והנחתי בלוק קטן על גבי PCB רב שכבתי יקר עם כל דבר שבין 100 ... 1000 רכיבים אחרים: p> גזרי לחם. עם לוחות לבוש נחושת.
המעגל דומה בערך ל איור. 6 ב- AN-104 של LT
מקור: https://electronics.stackexchange.com/a/15059/930
זה היה בדיקה מהירה של תכנון וסת מתח שהייתי זקוק לו בעבודה ורציתי לנסות לפני שסיימתי PCB גדול. זה נראה מבולגן, וזה בדיוק היתרון הגדול: 30 דקות במעבדה הביתית שלך יחסכו ימים לעיצוב מחדש של הפרויקט שלך מכיוון שהחמצת gotcha זעיר (וברור?).
... פשוט שלוש דוגמאות זעירות, אבל אתה מבין את הרעיון. זה מהיר (לפעמים מאוד) מלוכלך, אבל אתה יכול לשמור על כל מה שצריך ולהקצר ולהשיג תוצאות טובות מהר מאוד. הדרכה טובה מאוד ניתן למצוא בעמוד. 28-31 ב- הערה 47 של ג'ים וויליאמס באתר LTC.
כמובן, זה לא יעבוד עבור BGA וכדומה, אבל בכל פעם שאני צריך רק פריצה זעירה , זו הדרך החביבה עלי ביותר.
נקודת מבט של מוצרי אלקטרוניקה חשמל כאן.
מעגלי ה- PCB איתם אני עובד הם שילוב של רכיבים המייצרים רעש רב, וחלקים רגישים לרעש בעלי עוצמה נמוכה. באמת, הטוב משני העולמות.
אני נוטה ללכת בשני מסלולים:
אם הפרויקט מבוסס על עבודה ישנה יותר, קח את העבודה הישנה יותר ו תוסף / שנה דברים לפי הצורך (חוט ב- PCB, תלה חלקים באוויר, מה שלא יהיה.)
אם הפרויקט חדש לחלוטין, ואין שום דרך למנף דבר ישן, ואז תכנן לוח חדש מאפס.
באופן כללי, אם אתה יכול לחמוק משימוש ביחידה קיימת כנקודת ההתחלה שלך, וכבר יש לך חומרה במעבדה. (וכל עוד השינויים שאתה צריך לעשות לא יימשכו זמן רב יותר ליישום מאשר לבנות יחידה חדשה) זה זמן אדיר וחוסך כסף להשתמש בזה כאב-טיפוס / קרש לחם שלך. זה יכול לקחת כמה סיבובים רק כדי שה- PCB יהיה "נכון" וזה מתארך בזמן באגים באב-טיפוס שלך. מתישהו אנו נעשה מבנה חדש באמצעות מחשבי PCB של עיצוב ישן ופשוט נחליף חלקים לפי הצורך. זה מסיר את הסיכונים הטמונים בפריסת PCB חדשה.
בכל פעם שאנחנו צריכים לעצב PCB חדש, אנו מנסים להשיג התאמה / צורה / פונקציה קרוב ככל האפשר לדרישת הסיום - אפילו לסיבוב הראשון. . רק למקרה שהדברים עובדים בצורה מושלמת (הא!). סיבובי PCB לוקחים זמן ומשאבים, לכן אנו בודקים מקרוב כל לוח כדי שיהיה להם הסיכוי הטוב ביותר 'לעבוד' (או 'לעבוד טוב מבעבר') בכל פעם שאנחנו מבצעים סיבוב. שיפור מתמיד, כביכול.
אם אני מרגיש שיש צורך (או יתרון בלוח זמנים) שיהיה לי אב טיפוס חלקי לפני גרסת ה- PCB הראשונה, אני נוטה ליצור אותו על ידי שילוב של לוחות הערכה לטכנולוגיות המעורבות, או סטנדים עבורם. לדוגמא, לוח מיקרו-בקר עשוי לקבל ממשק SPI חוטי המחבר אותו ללוח FPGA, או אולי נוצר רתמת חיווט כדי להכות מעט מודול מיציאה מקבילה למחשב (לעתים קרובות משתמש במה שנמצא בדרך הופכת לקושחת המכשיר, רק עם מעטפת קלט / פלט שונה ברמה נמוכה).
ברגע שהתחלת קו מוצרים, PCB מגרסאות קיימות של המוצר (או אפילו מוצר משורה אחרת משתמש בחלק מאותה הטכנולוגיה) יכול לשמש לעיתים קרובות כפלטפורמת טיפוס. זה יכול להיות כל דבר, החל בפשטות ניסוי קושחה חדשה, שימוש בהן עם לוחות eval, או הכנת מתאם קטן להחלפת שבב אחד, או אפילו סתם שימוש ב- PCB עם כל הרכיב למעט אחד שהוסר, כלוח פריצה עבור שבב זה. / p>
אמנם אם נמשכים עד רחוק זה יכול להפוך בקלות להיסח הדעת, אך לעיתים יכול להיות שימוש ביכולת פנימית לייצר לוחות PC פשוטים בסדר גודל של מובילים עבור מכשירי IC או מעגלים קטנים להוסיף עוד פונקציונליות (או פיקוח נכון). עבדתי במקומות שעשו זאת במשאבי כרסום / לייזר שנדרשו ללוחות RF ייעודיים, שלפעמים מינוף אותם למודולי לוגיקה קטנים. עבור פרויקטים אישיים, ניתן לייצר לוח SMT חד צדדי קטן להעברת טונר תוך שעה ולהרכיב אותו בשנייה - זה לא האיכות של בית PCB מהיר, אבל פירוש מהיר אינו אומר הפעלת מעגל באותו יום. לפעמים אשלח את הקובץ לבית הלוח ואז אעשה גרסה משלי בכדי להניע את הפרויקט.
בדרך כלל, המפעלים הסיניים איתם אנו עובדים מייצרים עבורנו את האבטיפוס, ואז נבצע בהם שינויים בכדי לתקן בעיות, להוסיף תכונות וכו 'ואז הם יוצרים אב טיפוס נוסף עם השינויים שלנו, אנו בודקים את התיקון הזה, מגלים שהם התגעגע למשהו, או שהשיפורים שלנו גרמו לבעיות אחרות וכו 'וחזור על מעגל השינויים עד שהוא עובד מספיק טוב כדי למכור. (שימו לב שלא אמרתי "עובד בצורה מושלמת" ...) לפעמים השינויים שאנו מבצעים כוללים קרשי לחם, אך בדרך כלל הם רק רכיבים התלויים בחלל מולחמים זה לזה רק בצורה יציבה מספיק כדי להוכיח שזה עובד.
אני יכול לחשוב רק על כמה פעמים שבניתי את רוב האב-טיפוס בפועל על קרש לחם ללא הלחמה, וגם אז, חלק מהדברים המחוברים ללוח הלחם היו לוחות מעגלים קטנים משלהם, או לוחות הערכה שיוצרו על ידי את יצרן השבבים או לוחות אחרים ששכבתי בהם שאוכל לחתוך לתוכם, כי אי אפשר להשתמש בשבבים עם קרש לחם בפני עצמם.