¿Cómo atacas un nuevo tablero?

Obtiene su PCB del fabricante. Es un diseño nuevo, por supuesto, ha abordado todas las partes principales, pero sabe que habrá problemas. Hay demasiadas cosas que pueden causar problemas, por ejemplo:

• Errores en el esquema
• Errores en el diseño, no encontrados por el ERC / DRC
• Piezas mal colocadas durante la soldadura
• Pantalones cortos y similares durante la soldadura
• Cualquier combinación de las anteriores

Últimamente he tenido dos tableros relativamente complejos en los que básicamente tuve que despoblar todos los tableros después del ensamblaje para localizar el error. Encontré los errores, pero los tableros eran chatarra.

Intenté comenzar con el mínimo de partes y las partes que no se pueden soldar a mano (estoy usando pegar, plantilla y tostadora). Por lo general, este sería el MCU, el conector JTAG y algunos condensadores. Luego, poco a poco, estoy poblando otras áreas mientras las reviso para detectar problemas.

Este enfoque funciona, pero es realmente lento. También tengo que comentar / comentar en cualquier código que suponga la presencia de algún hardware en particular.

¿Alguien tiene consejos / sugerencias sobre cómo abordar los PCB de nuevo diseño?

EDITAR: Estoy pensando principalmente en el tipo de problemas que dejan su placa muerta, como cortocircuitos ocultos en el riel de alimentación o cualquier cosa que bloquee el MCU.

He decidido que el proceso de prueba con anticipación es una pérdida de tiempo a menos que haya aspectos del rendimiento de una parte que necesite medir usted mismo.

Incluso creo que construir el tablero en pedazos es una pérdida de tiempo. La depuración inicial del hardware solo lleva uno o dos días. Cualquier problema sutil no aparecerá hasta la integración del software de todos modos. Prefiero depurar un circuito (el completo) que varias reducciones ad-hoc del circuito.

¡Solo construye la cosa! Ensamble toda la placa y enciéndala. Mira la tensión de alimentación. ¿Cuántos mA extrae? ¿Qué parte está ardiendo? ¿Qué parte es cálida? Luego intente grabar el firmware en cualquier microcontrolador que esté en la placa. Luego comience a escribir firmware. Ponga en marcha el reloj y mueva un alfiler. Obtenga comunicación en serie (o lo que sea). Ahora escriba programas de prueba para cada periférico. Luego construya el dispositivo de prueba de producción y comience a escribir el firmware "real".

Editar:

Al encontrar rieles atascados

Si un riel de suministro está pegado a tierra (mide 0 ohmios con un ohmímetro), enciéndalo en un banco de suministro. Ajuste el voltaje normalmente y el límite de corriente a unos pocos cientos de mA. Imprima el diseño de la PCB en papel y encuentre un DMM que mida microvoltios. Mida los microvoltios comenzando en los terminales de suministro y anote las caídas de voltaje en la impresión de la PCB. Al observar las diferencias de microvoltios, puede rastrear exactamente hacia dónde va la corriente sin despoblar o cortar la PCB. Esta técnica es mejor que usar un ohmímetro porque puede bombear mucha corriente a través del circuito, más de lo que cualquier ohmímetro normal suministrará.

Una técnica similar funciona para encontrar rastros en corto en un tablero poblado. Ejecute la placa y use un osciloscopio para encontrar trazas "digitales" que se encuentren en un rango de voltaje intermedio.

Lo hago rellenando la placa con el mínimo básico inicialmente, haciendo que el suministro funcione primero, luego el MCU, luego agregando los diversos subsistemas uno por uno y probándolos antes de continuar, escribiendo el software de prueba según sea necesario. No encuentro el proceso en absoluto lento.

Tengo tableros de cualquier complejidad probados en tablero desnudo. Cuesta extra pero vale la pena.

Yo solo protoboard circuitos muy pequeños. Luego sueldo los pequeños circuitos en prototipos. Si trabaja con chips SMD, es útil obtener los adaptadores SMD-> Thru-hole.

Esto básicamente te da "bloques de construcción". Luego sueldo estos bloques de circuito en un kit de desarrollo, o una PCB vieja con el MCU que estoy tratando de usar. Parece atroz, con cuatro o cinco PCB pequeños diferentes colgando de uno más grande, pero funciona.

Una vez que tengo los bloques de construcción trabajando en una placa de desarrollo, me muevo a una PCB. Si el esquema cambia en absoluto al hacer el PCB, vuelvo y vuelvo a trabajar los bloques de construcción y los pruebo nuevamente en la placa de desarrollo.

En una nota al margen, en lugar de comentar el código, debe considerar el uso de las directivas de preprocesador #define y #ifdef. Hace que sea mucho más fácil agregar y eliminar bloques funcionales de código en una MCU.

Con tableros de cualquier complejidad, es casi tan importante desarrollar un plan de prueba como desarrollar el tablero en sí. Incluso al comienzo del diseño de la placa, es una buena idea saber qué probará, aunque la implementación aún no exista; "diseño para prueba" como dicen. Asegúrese de llevar señales clave a los pads de puntos de prueba. Intente dividir el diseño para que los subsistemas individuales se puedan abrir de forma independiente, o de la forma más independiente posible.

Supongo que una pregunta clave es: ¿Cuál es la lista de verificación previa al vuelo antes de lanzar una placa a producción? Mi lista previa al vuelo es:

1. Revisión esquemática del diseño
   1. Nombres de red y puertos fuera de la hoja
   2. Pines de fuente de alimentación conectados
2. DRC esquemático
3. Exfoliante de huella
   1. Número de pieza completo del fabricante
   2. El número de pieza coincide con la huella en la PCB y el pinout en el esquema
   3. El número de pin de la huella es "del lado derecho" y correcto
   4. Las dimensiones de la huella se verificaron dos veces para determinar el tamaño de los agujeros, el espacio libre, los bloqueos, etc.
   5. Los conectores de acoplamiento están orientados correctamente; pines 1 a 1, 2 a 2, etc.
4. Dimensiones de PCB y agujeros
5. PCB DRC
6. Fab Drawings tiene todas las capas y llamadas.

Esta comunidad de respuestas wiki'd.

Lo que dijeron los otros chicos es válido, pero me gustaría agregar el valor de mis 2 centavos.

Lo mejor que puede hacer es no cometer los errores en primer lugar. Parece tonto mencionar esto, pero con demasiada frecuencia esto se pasa por alto. Haga una revisión esquemática y de diseño de PCB. Haga que varias personas vean su diseño, incluso ingenieros principiantes. Use las verificaciones de reglas de diseño en su software. Use cualquier recurso disponible para asegurarse de que su diseño sea bueno. Tenga buenas prácticas de ingeniería para mejorar sus probabilidades de atrapar un error.

En los últimos 20 años, y después de haber diseñado docenas y docenas de PCB (algunas con 14 capas y 2,000 componentes) solo tuve DOS PCB que no se pudieron usar en la primera ronda de prototipos. Por supuesto que he tenido errores, pero solo dos tableros fueron "bloqueados".

En todos los casos, los prototipos estaban completamente poblados antes de que comenzara a depurarlos. Ohm fuera de los rieles de energía para asegurarme de que no hubiera cortos. Luego haga una inspección visual con un microscopio. Luego enciéndelo. Después de eso, comenzaría una prueba metódica y una sesión de depuración, trabajando en pequeñas secciones del circuito a la vez hasta que todo esté probado y funcionando. En la mayoría de los casos, haría un par de cambios y pasaría a la producción en volumen con la próxima revisión de la PCB.

Nada de esto hubiera sido posible sin grandes esfuerzos para reducir los errores por adelantado.

En un diseño totalmente nuevo, generalmente adopto un enfoque de divide y vencerás.

Intento aislar los principales bloques arquitectónicos y encender cada sección de forma independiente utilizando interruptores / suministros de CC / potenciómetros, etc. para simular las dependencias necesarias para que el circuito funcione.

Este enfoque generalmente no es difícil cuando se trata de fuentes de alimentación: la mayoría de los convertidores solo necesitan entrada y quizás algunas señales lógicas para comenzar a desconectarse (y con suerte no liberar el humo mágico de la falla).

Las tablas que son segundas / terceras vueltas (limpiezas) generalmente no necesitan tanta diligencia. Solo puedo aislar partes del circuito que se cambiaron, probarlas de forma independiente y guardar la prueba del resto de los circuitos para el encendido total.

No olvides tu equipo de protección personal. Me incomoda alimentar cualquier cosa con componentes expuestos sin mis gafas de seguridad (y a veces tapones para los oídos ...)

Bueno, en primer lugar, uno de los primeros pasos para evitar que ocurran redes en corto es hacer un buen uso de las verificaciones de las reglas de diseño en el software de su placa. Tanto a nivel esquemático para asegurarse de que las redes no estén atadas inadvertidamente cuando no deberían estarlo; y en el nivel de PCB para asegurar suficientes espacios libres entre las redes.

Si hay elementos de diseño que no han sido probados, en lugar de abordar un diseño completamente nuevo en una placa, trato de construir placas de prueba de prueba de concepto y prueba de rendimiento en proto PCB's baratos (como el servicio BareBonesPCB de Advanced Circuit - dos capas, sin máscara de soldadura, alrededor de $ 80 por un turno de 24 horas).

Incluso cuando hago un tablero completo, en los tableros de primera generación, me gusta poner muchos encabezados de ruptura. En algunos casos, puede llenar dos PCB idénticos, uno con la parte "estable", con los pines de encabezado que salen a la parte superior; y otro con la porción de "prueba", con receptáculos de pasador de entrada inferior. Si todo prueba bien, puede terminar de llenar ambas tablas. O bien, puede girar nuevas versiones del circuito de "prueba" que puede intercambiar en su lugar.