La realizzazione di un progetto di circuito elettronico richiede alcuni concetti base da rispettare, per ottenere un risultato senza spiacevoli sorprese. Non esistono regole ben definite per tutto, ma è bene conoscere alcune best practices per diminuire al minimo gli errori. In questo articolo tratteremo alcuni aspetti relativi allo sviluppo di uno schema elettrico.
Lo schema di un circuito ha differenti scopi: deve rappresentare accuratamente il progetto che si vuole sviluppare. Tutti i segnali e le tensioni devono essere indicate, le parti facilmente identificabili, i pin correttamente collegati e quelli inutilizzati ben contrassegnati. Ciò è spesso sufficiente come bozza dello schema, per iniziare a effettuare dimensionamenti e calcoli, o come punto di partenza per una revisione del progetto.
Successivamente, uno schema dovrebbe contenere informazioni sufficienti per poter produrre il circuito. Valori dei principali parametri elettrici dei componenti (dimensione, package, potenza…). Dunque, qualsiasi commento scritto su schema utile alla realizzazione è ben accetto (senza esagerare con le informazioni).
Ulteriore scopo dello schema è in fase di debug: quando è richiesto fare una review del progetto, è utile poter tracciare i segnali (su schema e su layout) e controllare le tensioni in maniera semplice e immediata. Seguire i vari segnali non è sempre facile e su questo argomento sussistono due scuole di pensiero:
- “alla vecchia maniera“, ovvero avere un unico grande schema completo del progetto su una singola pagina, con tutti i collegamenti disegnati. Ciò permette di avere tutto sotto controllo su un unico foglio e seguire i vari segnali senza fare salti di pagine, senza doversi chiedere dove quel segnale va a finire.
- “moderno“: utilizzando più fogli di schema opportunamente suddivisi in base alle funzioni logiche. Ciò è utile per schemi di progetti complessi, rendendo meno articolato e pesante lo schema
Si parlerà di convenzioni e quasi mai di regole o standards, ma alcune di queste best practices sono così consolidate da diventare standards de facto nella progettazione elettronica.
Suddividere lo schema in parti logiche ben distinte
Uno schema ben strutturato e suddiviso nelle sue principali parti funzionali rende la lettura più chiara e immediata. Lo stadio di alimentazione, i connettori, la parte di memoria, il microcontrollore: tutti questi macro-blocchi possono esser raggruppati facilmente.
Un esempio di applicazione di questa best practices lo fornisce lo schema sopra riportato della board Adafruit Feather 32u4 Bluefruit LE, dove tutte le parti sono ben distinte e facilmente identificabili.
Progettazione schematica gerarchica
La progettazione di schemi avviene spesso senza tenere conto dell’organizzazione del progetto, realizzando semplici schemi senza struttura (flat). Nel caso di progetti complessi o comunque grandi, questo approccio risulta controproducente.
In questi casi è consigliabile usare una struttura gerarchica, nella quale il progetto viene strutturato tramite relazione padre-figlio tra i vari fogli dello schema.
I nodi
Nel disegnare le varie connessioni, si arriverà ad un punto in cui sarà necessario essere in grado di distinguere quali reti si connettono e quali si incrociano. Si usa il punto come convenzione per chiarire le connessioni, come illustrato in figura.
Inoltre, è consigliabile effettuare nodi con non più di 3 vie, o eventualmente distinguere le connessioni come indicato sempre in figura (in basso a sinistra)
Usare gli standard per i simboli circuitali
Alcuni aspetti dello schema sono già ben definiti da alcuni standard riconosciuti, tra cui:
- IEEE Std 91, IEEE Standard Graphic Symbols for Logic Functions
- IEEE Std 315, IEEE Standard Graphic Symbols for Electrical and Electronics Diagrams (Including Reference Designation Letters)
- IEEE Std 991, IEEE Standard for Logic Circuit Diagrams.
Altri piccoli tips
- Inserire un cartiglio su ogni pagina, generalmente nell’angolo in basso a destra, indicando nome foglio, numero pagina, revisione, autore, progetto etc…
- Non disegnare i collegamenti sotto i componenti
- Quando possibile, utilizzare un collegamento bus piuttosto che tanti wires, per rendere meno affollato lo schema
- Indicare i collegamenti a GND verso il basso, i vari V+/Vsup/Vcc verso l’alto
- Lettura da sinistra a destra, in modo che il flusso logico nel progetto segua un metodo ben definito: ad esempio, gli ingressi dovrebbero essere a sinistra e le uscite a destra.
- Usare riquadri attorno a parti di schema speciali o circuiti opzionali
- Non inserire troppe informazioni su nessun foglio. Informazioni utili possono essere le indicazioni per un buon layout (dimensioni piste, zone critiche etc…), alcuni parametri da tener in considerazione per alcuni settings o commenti per spiegare il funzionamento del circuito etc…
- Adattarsi sempre alle specifiche/regole della tua azienda
- Controllare che schema/BOM/layout siano allineati
Per questo articolo è tutto.
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