¿Cómo se ataca un nuevo tablero?

Question

El fabricante te devuelve la placa de circuito impreso. Es un diseño nuevo, por supuesto has hecho un protoboard de todas las piezas principales, pero sabes que va a haber problemas. Hay demasiadas cosas que pueden causar problemas, por ejemplo..:

• Errores en el esquema
• Errores en el trazado, no encontrados por el ERC/DRC
• Piezas mal colocadas durante la soldadura
• Cortocircuitos y similares durante la soldadura
• cualquier combinación de las anteriores

Últimamente he tenido dos placas relativamente complejas en las que básicamente he tenido que despoblarlas enteras después del montaje para localizar el error. Encontré los errores, pero las placas eran chatarra.

He intentado empezar con el mínimo de piezas y las que no se pueden soldar a mano (estoy usando pasta, plantilla y tostadora). Típicamente esto sería la MCU, el conector JTAG y unos pocos condensadores. Luego voy rellenando poco a poco otras zonas mientras compruebo que no tengan problemas.

Este método funciona, pero es muy lento. También tengo que comentar cualquier código que asuma la presencia de algún hardware en particular.

¿Alguien tiene consejos/sugerencias sobre cómo enfocar las placas de circuito impreso de nuevo diseño?

EDIT: Estoy pensando principalmente en el tipo de problemas que deja la placa muerta, como cortocircuitos ocultos en el carril de alimentación, o cualquier cosa que bloquee la MCU.

Answer 1

Lo hago poblando la placa con lo mínimo inicialmente, haciendo que funcione primero la fuente de alimentación, luego la MCU, después añadiendo los distintos subsistemas de uno en uno, y probándolos antes de continuar, escribiendo software de prueba según sea necesario. El proceso no me parece en absoluto lento.

Tengo placas de cualquier complejidad probadas a bordo desnudo. Cuesta más, pero merece la pena.

Answer 2

Yo sólo hago protoboard de circuitos muy pequeños. Luego los sueldo en protoboards. Si se trabaja con chips SMD, es útil conseguir los adaptadores SMD->Thru-hole.

Esto básicamente te da "bloques de construcción". Luego sueldo estos bloques de circuitos en un dev kit, o en una vieja PCB con la MCU que estoy intentando utilizar. Tiene un aspecto atroz, con cuatro o cinco pequeñas PCB diferentes colgando de una más grande, pero funciona.

Una vez que los componentes funcionan en una placa de desarrollo, paso a una placa de circuito impreso. Si el esquema cambia en absoluto mientras hago la placa de circuito impreso, vuelvo a retocar los bloques de construcción y los pruebo de nuevo en la placa de desarrollo.

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En una nota al margen, en lugar de comentar el código, usted debe mirar en el uso de #define y #ifdef directivas del preprocesador. Esto hace que sea mucho más fácil añadir y eliminar bloques funcionales de código en una MCU.

Answer 3

He decidido que el prototipado por adelantado es una pérdida de tiempo a menos que haya aspectos del rendimiento de una pieza que necesites medir tú mismo.

Incluso creo que construir el tablero por piezas es una pérdida de tiempo. La depuración inicial del hardware sólo 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.

¡Constrúyelo! Monta toda la placa y enciéndela. Mira la tensión de alimentación. ¿Cuántos mA consume? ¿Qué parte se calienta? ¿Qué parte está caliente? Luego intenta grabar firmware en cualquier microcontrolador que haya en la placa. Entonces empieza a escribir el firmware. Pon en marcha el reloj y activa un pin. Pon en marcha la comunicación serie (o lo que sea). Ahora escribe programas de prueba para cada periférico. A continuación, construye el dispositivo de prueba de producción y empieza a escribir el firmware "real".

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Edita:

Cómo encontrar carriles atascados

Si un carril de alimentación está pegado a tierra (mide 0 ohmios con un óhmetro), enciéndalo en una fuente de alimentación de banco. Ajusta el voltaje normalmente y el límite de corriente a unos cientos de mA. Imprime el diseño de la PCB en papel y busca un DMM que mida microvoltios. Mide los microvoltios a partir de los terminales de alimentación y anota las caídas de tensión en la impresión de la PCB. Observando las diferencias de microvoltios, puedes rastrear exactamente por dónde va la corriente sin despoblar ni trocear la PCB. Esta técnica es mejor que usar un óhmetro porque puedes bombear mucha corriente a través del circuito, más de la que puede suministrar cualquier óhmetro normal.

Una técnica similar funciona para encontrar trazas en cortocircuito en una placa por lo demás poblada. Ejecute la placa y utilice un osciloscopio para encontrar trazas "digitales" que se encuentren en un rango de tensión intermedio.

Answer 4

En placas de cualquier complejidad, es casi tan importante elaborar un plan de pruebas como desarrollar la propia placa. Incluso al principio del diseño de la placa, es una buena idea saber qué se va a probar, aunque la implementación aún no exista; "diseñar para probar", como se suele decir. Asegúrate de llevar las señales clave a los puntos de prueba. Intenta dividir el diseño de forma que cada subsistema pueda funcionar de forma independiente, o lo más independiente posible.

Answer 5

Supongo que una pregunta clave es: ¿Cuál es la lista de comprobación previa al vuelo antes de poner una placa en producción? Mi lista de comprobación previa es:

1. Revisión del diseño esquemático
   1. Nombres de redes y puertos fuera de la hoja
   2. Clavijas de alimentación conectadas
2. Esquema DRC
3. Fregado de huellas
   1. Número de pieza completo del fabricante
   2. El número de pieza coincide con la huella en la placa de circuito impreso y el pinout en el esquema.
   3. El número pin de la huella está "al derecho" y es correcto
   4. Comprobación de las dimensiones de la huella para verificar el tamaño de los orificios, el espacio libre, los retenes, etc.
   5. Los conectores de acoplamiento están orientados correctamente; clavijas 1 a 1, 2 a 2, etc.
4. Dimensiones y orificios de la placa de circuito impreso
5. PCB DRC
6. Fab Drawings tiene todas las capas y llamadas.

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