Hoe testpunten correct te plaatsen en te gebruiken in PCB-ontwerpen

Testpunten spelen een cruciale rol in de evaluatie en het testen van PCB-ontwerpen. Ze worden strategisch geplaatst om een gemakkelijke toegang te bieden voor meetinstrumenten, zoals oscilloscopen of testfixtures, waarmee we de werking van een printplaat kunnen controleren. Bij het ontwerpen van testpunten moet men rekening houden met de praktische uitvoering van het testen, evenals met de eigenschappen van de PCB zelf. Een testpunt kan een blootgestelde koperen cirkel zijn, of een speciaal soldeerpunt dat het gemakkelijker maakt om een clip aan te brengen. Populaire testpunten zijn onder andere de Keystone 5018 en 5029 voor oppervlakte-montage, en de Keystone 5001 voor doorvoer-gaten. Kleine koperen testpads worden vaak gebruikt in automatische testfixtures, terwijl grotere pads of gesoldeerde testpunten meer geschikt zijn voor handmatig testen door ingenieurs.

Testpunten moeten minimaal 30 mil in diameter zijn, maar een diameter van 40 mil is ideaal. Het toevoegen van een kleine grondpad naast elk testpunt vergemakkelijkt de metingen, aangezien een grondverbinding vaak nodig is bij het testen van signalen. Dit minimaliseert ongewenste inductie en voorkomt dat de probe fungeert als een antenne. De meeste oscilloscoopprobes zijn uitgerust met een kleine veerbevestiging voor dit doel, zodat het niet nodig is om de soldeermaskerlaag te verwijderen voor de grondverbinding.

Wanneer testpunten geplaatst worden, is het belangrijk om ze voldoende van elkaar te scheiden, zodat ze tegelijkertijd toegankelijk zijn voor een technicus of testapparatuur. Het ontwerp van de testpunten moet rekening houden met het testplan, zodat de benodigde signalen gemakkelijk te testen zijn. Naast het integreren van testpunten in het ontwerp, kan het ook nuttig zijn om de PCB-fabrikant te vragen om een testcoupon op te nemen, vooral wanneer er impedantie-gecontroleerde signalen aanwezig zijn. Een testcoupon is een extra PCB die wordt toegevoegd aan de productierun en die eigenschappen zoals uitlijnfuncties, koperlagen en transmissielijnen bevat. Dit maakt het mogelijk om de stackup en impedantie van de PCB te verifiëren.

In sommige gevallen moeten PCB's voldoen aan strikte normen voor creepage- en clearance-afstanden. Creepage verwijst naar de afstand langs een oppervlak die een elektrisch signaal moet afleggen, terwijl clearance de kortste afstand door de lucht is tussen twee componenten of koperen sporen. Het naleven van de juiste creepage- en clearance-vereisten is essentieel om te voorkomen dat er boogontladingen optreden, die kunnen ontstaan door stof, vocht of een doorbraak van het isolatiemateriaal.

In high-speed ontwerpen speelt de rise-time van een signaal een belangrijke rol bij het bepalen van de snelheid waarmee een signaal kan reizen zonder dat de kwaliteit van het signaal afneemt. Een goede richtlijn is dat een spoordikte langer dan één kwart van de rise-time van het signaal de effecten van hoge snelheid begint te vertonen. Dit betekent dat bij signalen met een rise-time van 1 ns, de lengte van het spoort ongeveer 38 mm moet zijn om de hoge-snelheidseffecten te minimaliseren.

Een veelgemaakte fout bij het ontwerpen van snelle signalen is het onterecht snel maken van de rise-time, wat kan leiden tot elektromagnetische interferentie (EMI) en signaalvervorming. Bij signalen of klokken onder de 50 MHz kan de rise-time worden vertragen door een serieweerstand toe te voegen, bijvoorbeeld 60 Ω. Voor hogere snelheden moet echter nauwkeurig rekening worden gehouden met de eigenschappen van het signaal en de lengte van het spoort.

Naast de keuze van de juiste testpunten en de toepassing van creepage- en clearance-normen, is het belangrijk om ook de impedantiecontrole van een ontwerp goed te beheren, vooral bij hogere snelheden. Het controleren van de impedantie kan niet alleen helpen om de integriteit van signalen te waarborgen, maar het kan ook productieproblemen voorkomen voordat ze groter worden. Dit is vooral belangrijk voor het minimaliseren van defecten in een productierun en het verzekeren van de kwaliteit van het eindproduct.

Hoe kies je de juiste onderdelen voor je ontwerp?

Bij het ontwerpen van elektronische producten is het kiezen van de juiste componenten een cruciaal proces dat vaak niet voldoende wordt behandeld in technische opleidingen, hoewel het essentieel is voor het succes van een project. De onderdelen die je kiest, moeten voldoen aan de specificaties van het ontwerp, de kosten onder controle houden en gemakkelijk verkrijgbaar zijn. Dit proces kan complex zijn, maar door het juiste pad te volgen kun je de kans op succes aanzienlijk vergroten.

De eerste stap bij het kiezen van de juiste onderdelen is ervoor te zorgen dat elk onderdeel voldoet aan de vereiste specificaties. Bijvoorbeeld, je hebt misschien een geweldig LCD-scherm gevonden met de resolutie en verversingssnelheid die je nodig hebt, maar kun je er zeker van zijn dat het goed zal functioneren onder de vereiste omgevingsomstandigheden? Naast de technische eigenschappen van de componenten, is het ook belangrijk om rekening te houden met andere factoren zoals de complexiteit van het onderdeel, de robuustheid en logistieke aspecten van de levering en beschikbaarheid.

Elke component heeft een datasheet waarin belangrijke informatie staat, zoals toleranties, temperatuur- en spanningsbeperkingen. Het is belangrijk om de relevantie van deze eigenschappen te begrijpen in relatie tot je ontwerpvereisten. Hier zijn enkele richtlijnen om de geschiktheid van een onderdeel te beoordelen:

• Let op de toleranties. Wanneer je bijvoorbeeld een ontkoppelcondensator selecteert, is de nauwkeurigheid minder belangrijk dan bij het kiezen van een condensator voor een hoogdoorlaatfilter. Het is cruciaal om de vereiste tolerantie voor je ontwerp goed te specificeren, zodat het juiste onderdeel wordt besteld. Een te strakke tolerantie kan onnodig duur zijn, terwijl een te ruime tolerantie de betrouwbaarheid van je circuit kan aantasten.

• Geef jezelf speling met de specificaties. Probeer onderdelen te kiezen en circuits te ontwerpen die niet meer dan 90% van de gespecificeerde spanning, temperatuur of andere limieten gebruiken. Dit helpt om de prestaties te waarborgen, aangezien fabrikanten vaak niet testen boven de grenswaarden die in de datasheet staan. Als je een onderdeel boven zijn nominale voorwaarden wilt gebruiken, is het raadzaam om met een applicatie-ingenieur te overleggen en je eigen tests uit te voeren.

• Ken de faalmodi van je componenten. De manier waarop een onderdeel faalt, kan invloed hebben op de werking van je product. Bijvoorbeeld, zal het onderdeel open of gesloten falen? Zal het oververhit raken of iets uitgassen? Het kiezen van onderdelen met onaanvaardbare faalmodi moet vermeden worden. Dit is met name belangrijk bij het selecteren van condensatoren, die in hoofdstuk 3 uitgebreider worden besproken.

• Overweeg auto-onderdelen voor hoge temperaturen. Veel componenten zijn beschikbaar in zowel standaard als verlengde temperatuurbereiken, met de laatste geschikt voor de automobielindustrie. Deze onderdelen voldoen aan strikte normen en zijn vaak niet veel duurder dan standaardonderdelen, maar zijn veel robuuster.

• Wees voorzichtig met overgenomen hardware of onderdelen. Als je onderdelen hergebruikt van eerdere projecten, moet je er zeker van zijn dat ze voldoen aan de nieuwe vereisten. Als de operationele temperatuur bijvoorbeeld is veranderd, kan een component die eerder goed werkte nu falen. Het is belangrijk om elk onderdeel grondig te evalueren voordat je het opnieuw gebruikt.

Het kiezen van de juiste verpakking voor de componenten is ook van belang. De verpakking beïnvloedt de grootte, de lay-out en de assemblage van het ontwerp. Passieve componenten zoals weerstanden, condensatoren en inductoren komen vaak in verpakkingen met de maten 2512, 1206, 0805, 0603, 0402, 0201 en 01005. De afmetingen van de verpakking worden in honderdsten van een inch aangegeven. Het is belangrijk om te weten dat er verwarring kan ontstaan bij het werken met metrische en imperiale maten, aangezien sommige metrische en imperiale verpakkingen dezelfde naam hebben maar verschillende maten.

De keuze van de juiste verpakking hangt af van verschillende factoren. Een verpakking van 0603 biedt bijvoorbeeld een goede balans tussen grootte en gemakkelijke assemblage, omdat deze groot genoeg is om handmatig gesoldeerd te worden maar niet te veel ruimte op de PCB inneemt. Bij kleinere verpakkingen zoals 0201 of 01005 kan de assemblage veel lastiger worden, wat leidt tot hogere kosten en complexiteit.

Tot slot is het belangrijk om te realiseren dat het selecteren van de juiste componenten niet alleen afhangt van de technische specificaties, maar ook van de bredere context van het project. Elk onderdeel dat je kiest, beïnvloedt de kosten, het ontwerp, de leveringsmogelijkheden en de uiteindelijke prestaties van het product. Door zorgvuldig te plannen en met de juiste leveranciers en experts samen te werken, kun je de kans vergroten dat je ontwerp een succes wordt en dat je het gewenste product binnen de gestelde tijd en budget kunt opleveren.

Hoe maak je een succesvolle productdemo zonder je publiek te verliezen?

Om beknopter te communiceren, kun je beginnen met het uitschrijven van wat je wilt zeggen en het voortdurend inkorten, herschrijven en vereenvoudigen. Dit zal helpen om je punt sneller en effectiever over te brengen. Wanneer je eenmaal hebt vastgesteld wat je wilt zeggen, oefen dan hardop. Je kunt niet simpelweg de tekst voorlezen of je afhankelijk maken van notities. Je moet het uit je hoofd leren en oefenen totdat je natuurlijk, zelfverzekerd en duidelijk overkomt. Het belangrijkste hierbij is om authentiek te blijven. Een memorized script klinkt vaak inauthentiek. Richt je daarom op het oefenen van je presentatie, zodat je een eerlijke en authentieke indruk maakt.

Een belangrijk aspect van een succesvolle demo is voorbereiding. Vertrouw nooit op apparatuur of netwerken die je niet zelf hebt getest. Test alles, van de Wi-Fi en Bluetooth tot de batterij van je apparaten. Als je een projector gebruikt, zorg dan dat je jouw exacte apparatuur test met de projector die je gaat gebruiken. Het doel van deze voorbereiding is volledige controle over de demo. Doe een volledige generale repetitie, bij voorkeur in dezelfde ruimte met dezelfde apparatuur. Nadat de repetitie is afgerond, moet je niets meer aanpassen. De demo moet exact te reproduceren zijn.

Toch kan het altijd gebeuren dat dingen misgaan, zelfs met de beste voorbereiding. Het is belangrijk om een backupplan te hebben. Zelfs als je alles hebt getest, is het goed om een eenvoudigere versie van je demo klaar te hebben, of een video van een eerdere versie die je kunt laten zien als er iets niet werkt. Je wilt niet 10 minuten verspillen aan het proberen van oplossingen, omdat je daarmee onmiddellijk de aandacht van je publiek verliest. Geef jezelf maximaal 15 seconden om technische problemen op te lossen en ga dan over op je backup.

Een ander belangrijk element in een productdemo is de presentatie van je product. Vaak wordt een demo uitgevoerd met een prototype of onafgewerkt hardware. Om dit te verbergen, kan een mooi ontworpen behuizing je product een veel professionelere uitstraling geven. Dit kan eenvoudig worden bereikt door bijvoorbeeld een 3D-geprinte behuizing te gebruiken. Dit ziet er veel beter uit dan een breadboard met een wirwar van kabels en zorgt ervoor dat je product serieuzer wordt genomen.

Als je zelf demos geeft, is het waardevol om andere demos te bekijken. Apple keynotes zijn bijvoorbeeld een uitstekend voorbeeld van hoe je een demo kunt ontwerpen. Je kunt veel leren van de manier waarop ze het publiek meeslepen en de aandacht vasthouden. Maak je demo relevant voor je publiek. Speel in op hun behoeften en laat zien hoe jouw product hun problemen oplost. In plaats van een lijst van kenmerken van je product af te werken, kun je beter focussen op de specifieke voordelen voor dit publiek.

Een krachtige techniek is om een vergelijking te maken met de concurrentie. Dit kan het verschil tussen jouw product en dat van een concurrent duidelijk maken. Bijvoorbeeld, het bedrijf Weebly toonde in hun demo hoe ze de websites van investeerders in slechts vijf minuten herbouwden. Dit maakte indruk omdat deze investeerders tijd en geld hadden geïnvesteerd in de bestaande alternatieven en nu konden zien hoe snel en efficiënt de nieuwe oplossing was.

De bedoeling van je demo voor investeerders zou niet moeten zijn om meteen een investering te krijgen, maar om een tweede, langere meeting te realiseren. De demo moet dienen om interesse te wekken en de kans op een uitgebreide pitch te vergroten. Het is een goed teken als investeerders zich als teamleden gaan gedragen, met ideeën om je te helpen. Dit kan zelfs de sfeer van de demo verbeteren, omdat ze nu actief proberen je product te verbeteren in plaats van alleen maar kritisch te zijn.

Anticipeer op vragen. Denk vooruit en bedenk welke vragen je niet wilt dat het publiek stelt. Soms kan een probleem met een demo of een onverwachte vraag de indruk geven dat je niet in controle bent. Het is echter volledig acceptabel om niet op elke vraag een antwoord te hebben. De kracht van eerlijkheid is vaak groter dan het proberen te verbergen van onzekerheden. Veel nieuwe producten zitten nog in de ontwikkelingsfase, en het is beter om transparant te zijn dan te proberen alles te weten. Als je geld probeert in te zamelen, geef je demo dan niet pas als je al op zoek bent naar investeringen. De oude Silicon Valley-uitdrukking: "Als je advies wilt, vraag dan om geld. Als je geld wilt, vraag dan om advies" is hier van toepassing.