Сёркиты

Напоследок хотел бы добавить комментарий коллеги о надежности и удобстве I2C.

I2C -- вообще один из самых поганых интерфейсов. Нет чёткого стандарта, каждый производитель делает по-своему. Много разных состояний шины, которые надо правильно обрабатывать в софте. Любое устройство может повесить шину. Видел даташиты в которых так и написано, типа наш сенсор иногда вешает I2C шину. I2C при реализации в микроконтроллере требует использования прерываний (UART, SPI часто могут работать через DMA).

А ещё I2C много потребляет из-за резисторов. Один раз так прокололся - поставил акселерометр, который работает от единиц мкА а в момент считывания данных ток потребления подскакивал до 1мА.

Я не в первый раз слышу подобные высказывания, коллега с прошлой работы говорил что-то в том же духе, когда мы делали систему, в которой разные девайсы связывались по CAN и параллельно по I2C. Еще на этапе разработки он предсказал, что останется только CAN, потому что с I2C будет куча проблем. В итоге все ровно таким образом и произошло.

С точки зрения HW дизайна, I2C это супер простой интерфейс.
Всё что нужно сделать - это провести две дорожки между мастером и слейвом, затем подключить к ним два подтягивающих резистора.

Но будет ли всё так же просто, если слейвов больше одного?
Сколько их можно безболезненно цеплять на линию: 10, 30 или может 300?
Об этом супер коротко и наглядно в небольшой заметке, в продолжение темы I2C интерфейса.

Коллега развлекается.
Ставь 🤡, если тоже так делал

«Всё лишнее отгорит» - любил говорить один из моих великих коллег и учителей. Сегодня произошла как раз такая ситуация. Включаю 3.3В - КЗ. Долго копался, ничего не нашел. Увеличил допустимый ток на источнике и диод сгорел.
Все заработало😀 а лишнее отгорело.
Отгорело так, что аж корпус треснул

Как-то раз на собеседовании у меня спросили про отличие I2C и SPI интерфейсов.
"Изи вопрос" подумал я и уверенно ответил, что SPI быстрее, чем I2C.
Последовавший вопрос "Почему?" я ожидал меньше всего и, откровенно говоря, он застал меня врасплох.
Какая в конце концов разница - почему?! Один быстрее, другой медленнее. Разве этого не достаточно?
Я пытался как-то выкрутиться, сообразить по ходу дела, но так и не смог выйти достойно выйти из ситуации.

После собеседования я всё-таки загуглил и теперь вот могу написать небольшой пост😀

На картинке изображено внутреннее строение драйверов SPI и I2C.
То, как они выглядят внутри микросхемы.
I2C - это open drain, т.е. он имеет внешний подтягивающий резистор (обычно 2.2к - 10к).
SPI - это push-pull, т.е. никаких резисторов в драйвере нет.

Поскольку дорожка, по которой идет сигнал, обладает паразитной емкостью, то чтобы переключить напряжение из логического 0 в логическую 1 нужно зарядить эту емкость.

В топологии I2C ток заряда ограничивает подтягивающий внешний резистор.
В топологии SPI ток заряда ограничен только внутренним драйвером.
Поэтому SPI и быстрее.

P.S. То собеседование я так и не прошел и вместо Казахстана уехал в Молдову🥲

Долгое время я думал, что номинал нагрузочных емкостей для кварцевого резонатора микроконтроллера - это просто значение из даташита. Если там написано, что Load capacitance = 10pF, то значит надо ставить 2 конденсатора по 10пФ по бокам от резонатора. Но оказалось, что это не по науке.
По науке Load capacitance и номинал нагрузочных конденсаторов - это немного разные цифры. И последние надо считать по формуле.

Формула: CL = (C1 * C2) / (C1 + C2) + Cstray

CL - это Load capacitance из даташита
C1, C2 - номиналы емкостей, которые ставим на плату
Cstray - паразитная емкость дорожек и пайки.

Cstray обычно 2 - 5 пФ. Чтоб не заморачиваться с подбором, можно воспользоваться калькулятором.
В целом всё и так всегда работало, но идея в том, что эта нагрузочная емкость влияет на точность частоты. Если фактическая емкость слишком высока, кварц будет колебаться медленнее. Если емкость слишком мала, кварц будет колебаться быстрее.

САПР на основе ИИ quilter собрал 10 миллионов долларов, которые помогут проекту развивать инструменты автоматизации компоновки печатных плат с помощью искусственного интеллекта! 🚀🤖

Начиная с сегодняшнего дня, Quilter также публично доступен в бесплатной открытой бета-версии, наряду с множеством новых функций и ресурсов для поддержки новых и существующих пользователей Quilter.

P.S. Пока поддерживаются только проекты Altium и Kicad

💬 Чем ограничено применение покрытия HASL (горячее лужение) на печатных платах?

В предыдущем посте мы упомянули о простоте (а значит, и более низкой стоимости) покрытия HASL и рассмотрели метод его нанесения. Однако, у HASL есть и ряд недостатков, сильно ограничивающих его применение.


➕Начнем с плюсов HASL:

+ Низкая стоимость;
+ Отличная паяемость и механическая прочность соединения.
Пайка происходит непосредственно к меди без использования промежуточного слоя никеля, как в случае с ENIG;
+ Обеспечивает широкий диапазон тепловой обработки;
+ Длительный срок хранения.
Гарантийный срок сохранения паяемости – 12 месяцев (но по факту покрытие сохраняет паяемость несколько лет);
+ Легко ремонтируется, возможно множество циклов пайки;
+ Легко инспектируется на входном контроле.


➖Минусы:

- Неровная поверхность контактных площадок.
Толщина HASL может варьироваться от 1-2 мкм до 40 мкм на одной и той же контактной площадке в силу физики процесса нанесения;
- Не подходит для SMD- и BGA-компонентов с шагом менее 0.50 мм;
- Не подходит для BGA- площадок диаметром менее 0.35 мм;
- Требует обязательного формирования масочной перемычки при зазорах между площадками менее 0,30 мм.
При несоблюдении этого требования возможно возникновение перемычек при пайке;
- Бессвинцовый HASL (lead-free HASL) требует высокой температуры пайки.

🔸 Таким образом, становится понятно главное ограничение по применению HASL – это использование компонентов с мелким шагом. В этом случае необходимо рассматривать применение иммерсионных типов покрытий, либо OSP.

#финишныепокрытия

Чем покрывать плату? HASL или ENIG?
У меня ответ всегда простой. Если на плате есть BGA или микросхемы с шагом 0.5мм и меньше, то ENIG. Если нет, то HASL.
Подробнее о различиях между этими двумя покрытиями пишет ГРАН👇

Антивибрационный конденсаторы

Вибрация - не самое приятное явление. Чаще всего она встречается в автомобилях, но помимо них вибрируют еще и различные станки, роторы, коптеры и т.д.
Наибольшей опасности подвергаются большие и высокие компоненты, которые нужно как-то дополнительно фиксировать для большей устойчивости.
Электролитические конденсаторы как раз попадают в эту зону риска. Они круглые, с большим диаметром и относительно большой высотой.
Самый простой способ повысить вибрационную стойкость - это закрепить компонент клеем. Залил клей вокруг конденсатора и погнали. Но, очевидно, это усложняет технологический процесс, особенно если планируется какая-то серия.

Не менее простой способ - подобрать "антивибрационный" SMD-конденсатор. Он отличается от обычного электролита несколькими вещами:

- Имеет более высокое пластиковое основание. А иногда даже основание специальной формы с дополнительными опорами.
- Имеет "усиленную" контактную площадку в виде креста.
- В некоторых случаях имеет специальную внутреннюю структуру контакта.

Я как-то использовал такие конденсаторы в своей разработке, но проверял их на вибрационную стойкость только своим пальцем. Они не произвели на меня впечатление очень надежных ребят, но по словам производителей, "усиленные" пластиковые основания и контактные площадки повышают вибрационную стойкость в 3 раза, а диапазон вибрационных частот расширяют с 1 - 55 Гц до 1 - 2000 Гц.

Некоторые производители добавляют еще и прорезиненный слой между внешней контактной площадкой и внутренним выводом конденсатора. Идея такая же, как и у MLCC-конденсаторов с технологией Soft Termination: резиновый слой выступает как демпфер при вибрациях.

Ну и на последок, производители для антивибрационных конденсаторов используют твердый полимер вместо жидкого. Помимо лучшей устойчивости по сравнению с жидким, он имеет меньший ESR, больший ток пульсаций и большую удельную емкость. А это значит, что для одного и того же дизайна, конденсаторов с твердым полимером нужно будет а) меньше и б) их размер будет тоже меньше. Следовательно, вибрация для них представляет меньшую опасность.

У Panasonic есть антивибрационные конденсаторы почти на все серии. Из известных, такие конденсаторы также производят KEMET и Chemi-Con.

💬 Свойства, используемые для классификации базовых материалов. Температура стеклования, Tg.

Продолжим тему свойств базовых материалов, которую начали с поста почему это важно, и поговорим об одном из самых базовых показателей: температуре стеклования.

🔸 Показатель Tg — это температура, при которой материал переходит из относительно жесткого, «стекловидного», состояния в более деформируемое, или умягченное, состояние. Это термодинамическое изменение материала является обратимым до тех пор, пока полимерная система печатной платы не деградировала.

🔸 Когда материал нагревается выше температуры Тg, а затем охлаждается до этой же температуры, он возвращается в более жесткое состояние в основном с теми же свойствами, что и прежде.

🔸 Свойства базовых материалов при температуре выше Tg отличаются от свойств этих же материалов при температуре ниже Tg.

🔸 Если материал был нагрет до температуры, намного превышающей Tg, то могут произойти необратимые изменения его свойств.

🔸 Материал не находится в жидком состоянии, когда он нагрет свыше Tg, как это порой описывают, говоря о Tg. Это температура, при которой происходят физические изменения благодаря ослаблению молекулярных связей внутри материала.

🔸 Обычно Tg описывается как точно заданная величина, что не совсем верно, потому что физические свойства материалов могут начать меняться уже по мере приближения к Тg и некоторые из молекулярных связей оказываются под воздействием этих изменений. Пока происходит рост температуры, все больше связей оказываются ослабленными, пока все они не окажутся пораженными.

#материалы #терминология

С удивлением узнал, что помимо BGA корпусов существуют еще и CCGA корпуса. Это то же самое, что и BGA, но вместо шариков - столбики или пружинки.
Корпуса со столбиками впервые были представлены IBM в 1970ых. По сравнению с BGA они обладают большей механической надежностью, а если использовать корпус с высотой ножки 3.81мм, то можно прям под корпусом располагать бэйпасные конденсаторы! Что по ценам - не знаю, но один из ощутимых недостатков заключается в том, что эти ножки делаются из сплавов, где много свинца. И в 2011 году их исключили из RoHS. Более того, судя по всему с надежностью не всё так однозначно. В одном исследовании BGA корпус оказался даже более надежным, чем CGA.

А вот пружинки уже представила NASA в 2013 году. Их сделали специально для аэрокосмического и военного применения в очень жестких условиях. Они очень хорошо переносят ударные и вибрационные нагрузки, а также более 10к термоциклов.
Ну и выглядит это, в конце концов, очень прикольно!

💬 Финишные покрытия. Как наносят покрытие HASL?

Продолжаем тему финишных покрытий. После того, как мы дали контекст и рассказали о применении покрытий и о физико-химических процессах, используемых при их нанесении, приступим к рассмотрению каждого из покрытий по отдельности. По традиции, начнем с горячего лужения, или Hot Solder Air Leveling (HASL).

🔸 Дословная расшифровка аббревиатуры на русский язык будет означать «воздушное выравнивание горячего припоя».
Как именно происходит этот процесс?

1️⃣ Заготовки плат флюсуются. Происходит это на конвейере в автоматическом режиме. По мере продвижения заготовки по роликам, вся ее поверхность оказывается покрыта жидким веществом, выполняющим роль флюса.
2️⃣ Заготовка устанавливается на направляющие и затем погружается в ванну с расплавленным припоем.
3️⃣ При подъеме заготовки два мощных сфокусированных потока воздуха удаляют излишки и выравнивают слой припоя с обеих сторон платы.
4️⃣ Облуженная заготовка охлаждается.
5️⃣ На заключительном этапе происходит отмывка остатков флюса.

🔸 Заметим, что процессы свинцового (HASL) и бессвинцового (LF-HASL) лужения друг от друга ничем кроме температуры и материала припоя не отличаются. Однако, из-за все большей распространенности бессвинцового лужения, производства все чаще отказываются от наличия у себя линий по свинцовому лужению и все больше стараются отдавать процесс свинцового лужения на аутсорсинг. Это сопряжено с увеличением сроков изготовления и сужением перечня доступных производств.

🔸 Из описания технологического процесса становится понятно, что для нанесения покрытия HASL не требуется сложного оборудования и дорогостоящих материалов/реагентов. При этом покрытие прекрасно монтируется, если не используются компоненты с малым шагом.

🔜 В следующем посте по теме финишных покрытий мы рассмотрим все плюсы, минусы и ограничения по применению HASL.

#финишныепокрытия

Часть 1 | Часть 2

Та зарядка, которую я использовал, идет в комплекте на поставку квадрокоптера. Этих коптеров продано не малое количество. Поэтому я и не думал пробовать что-то другое, будучи увереным, что тут уже всё проверено и отработано.
Пошел искать другую модель зарядки, с горем пополам нашел что-то и вот на нееей... ВНЕЗАПНО все становится чистенько и гладенько. Шумов меньше, и они не кладут SMBus, да и вообще в целом не мешают работать. Проверил несколько зарядок предыдущей модели - все шумят. А с другой моделью - шумит в разы меньше. Удивительное рядом.

Я все-таки чувствую себя идиотом. Я потерял кучу времени и денег компании на выпуск третьей ревизии, но коллеги меня поддерживают. В том числе и начальник, который не забывает, что я зеленый джун, и просто радуется тому, что дело сдвинулось с мертвой точки.

Потом, спустя месяц, ко мне подходит разработчик предыдущих версий и спрашивает: "Слушай, а что у тебя там за проблема с SMBus была? Рассказывай! Ага... И в чем была причина? Ага... Понятно... У нас сейчас такая же фигня..." Интересненько, конечно.

Но почему же все это не обнаружилось на этапе отладки первой ревизии? Помните, я писал, что постоянно держал руку на батарее? Так вот. Я не знаю как. Но когда я клал руку на нее, шумы становились меньше и не клали SMBus. Именно, когда на сами ячейки. Я до сих пор не знаю, как это объяснить. Если у вас есть идеи - пишите в комментариях.