Embeddemy

Давно не писал, пора наверстывать. Запускаю рубрику #косяки — тут буду делиться ошибками, которые заставляли краснеть своей тупостью или вгоняли в стресс своей неочевидностью 🤦‍♂️

I Ситуация 😫
Спроектировал измеритель тока (80 Гц; ±2 А) на шунтe: дифф-усилитель + смещение (виртуальный ноль), чтобы мерить ток в обе стороны. Смещение дал делителем прямо на «плюс» ОУ. Получил плату. Ждал ровные 1,65 В (половина питания 3,3 В), а увидел колебания 1,65 ± 0,25 В в такт входному сигналу и насыщение (фото "BEFORE (1)"). Причина прозаична: не согласовал импеданс делителя с импедансом цепи обратной связи ОУ. Банально проморгал. Всегда моделируйте!

II Что такое согласование импедансов? ✍️
Упрощенно в схемах НЧ я люблю представлять импеданс как величину тока (I = V/Z), который способна выдать схема (выходной импеданс) или который схема потребляет (входной импеданс):
1) "Высокий" выходной импеданс → схема выдает "маленький" ток.
2) "Низкий" входной импеданс → схема потребляет "большой" ток.
(поместил в кавычки, так как разница познается в сравнении токов друг с другом)
Выбор соотношения этих токов и является согласованием (в аудио и НЧ). В RF/ВЧ схемотехнике при "согласовании" добиваются равенства импедансов.

III Как их согласовывать? 💔
1) Если нужно, чтобы смещение накладывалось на сигнал → источник смещения должен выдавать на порядки больший ток, чем цепь сигнала потреблять (мой случай и всегда при создании виртуальных земель)

2) Если нужно, чтобы смещение было невидимым для сигнала → возможный ток источника смещения должен быть на порядки меньше потребляемого сигналом тока (например при детектировании отрыва антенны/датчика от разъема)

IV Что в моем случае? 😮
Чтобы не возиться с токами в двух плечах, представим делитель как эквивалент Тевенина — идеальный источник + последовательное сопротивление:
Vэкв = 3,3 В / 2 = 1,65 В
Rэкв = Rtop∥Rbot = 5 кОм (получаем выходное сопротивление)
1) С делителя мы можем максимум забрать: I=1.65 В / 5 кОм = 330 µA
2) Пиковое потребление в цепи обратной связи: Iload=50 µA (пик положительной полуволны, смотрел в LTspice)
Запас по току ≈ 7 : 1. Для виртуальной земли этого мало — нужно хотя бы на порядок.
Чтобы получить наблюдаемые колебания ±0,25 B, надо помножить вых.сопротивление на пиковый ток U=Iload x Rэкв = 50 µA x 5 кОм = 0.25 В.

V Как обеспечить надежное смещение? 💡
1) Вариант "и так сойдет" - уменьшить ток обратной связи: увеличить на порядки сопротивления резисторов в цепи обратной связи (фото "AFTER (1)"). Амплитуда колебаний напряжения смещения уменьшится, но также уменьшится точность из-за шумов больших сопротивлений и увеличения входного тока смещения. Подойдет, если нет требований к точности и ограниченный бюджет с местом на плате.

2) Вариант оптимальный - поднять ток делителя: подать смещение с делителя не напрямую, а через ОУ-повторитель: его вход почти ничего не потребляет (мегаомы) и не окажет влияние на сигнал с делителя, а выход способен качать миллиамперы и состыкуется с токами в цепи обратной связи (фото "AFTER (2)"). Надежно, просто и сердито - рекомендую.

3) Вариант элитный - поднять ток схемы смещения: убрать делитель и поставить микросхему опорного напряжения с mA-классом выходного тока (фото "REF (3)"). Мой любимый вариант, если серия небольшая и есть бюджет на компоненты.

@embeddemy #косяки #импеданс #LTspice #измерение_тока

Нас уже целая рота - 101 подписчик! 🎉🎉🎉

Это надо отпраздновать! Как я говорил в посте про мотивацию, такие моменты важно замечать и отмечать.
Спасибо, что читаете, комментируете и делитесь мыслями ❤️

А еще это отличный повод протестировать фичу телеграмм-канала – лотерею со звездочками ⭐️
Сегодня в 21:00 по МСК телеграмм случайным образом выберет 5 победителей, и каждый получит 100 звезд. Шанс выиграть – 5%. Так что следите за результатами! 🤑

@embeddemy

🔍 В продолжение поста про заполнение via (переходного отверстия), разберемся, откуда ноги растут.

Все начинается с того, что у нас есть "голое" via - просто металлизированное отверстие в плате для перехода сигнала между слоями. Но его нельзя всегда оставлять открытым: коррозия, влага, подтекание припоя, неровности пайки – все это может стать проблемой. Возникает вопрос, а как же можно обработать "голое" via?

IPC-4761 регламентирует 7 способов. Упрощенно их можно разделить на:
✅ Заполнение via внутри
✅ Накрытие via снаружи

Я в голове сортирую по типу заполнения, поэтому делюсь с вами своим подходом:

1️⃣ Без заполнения "Tented":
• Type I (tented) – просто базовая маска
• Type II (tented and covered) – сверху еще плотнее накрывают маской

🔧Использую для изделий с установкой в жилых помещениях. Лака сверху для защиты хватает. Оптимально для качественной пайки, когда via находится под брюхом микросхемы. В случае любого заполнения ниже есть риск неровностей.

2️⃣ С частичным заполнением "Plugged":
• Type III (plugged) – частично заполнено ТОЛЬКО непроводящим материалом (что затекло, то затекло после проведения шпателем)
• Type IV (plugged and covered) – сверху еще плотнее накрывают маской

🔧 Использую как бюджетный вариант для улицы/производства и если нет via под брюхом микросхем. Также есть риск: из-за неполного заполнения в отверстии может скопиться воздух или химикат и при нагреве воздух/химикаты могут вырваться наружу, выбив заполнение, как пробку из бутылки.

3️⃣ С полным заполнением "Filled":
• Type V (filled) - полное заполнение (и проводящий и непроводящий материал)
• Type VI (filled and covered) – сверху еще плотнее накрывают маской

🔧 Буквально той неделе я узнал, что цена Type V почти не отличается от Type VII, поэтому теперь я закладываю Type VII, если изделие для улицы/производства и даже если !!! есть via под брюхом микросхем.

4️⃣ С полным заполнением "Filled" и закупоренные "Capped": Type VII (filled and capped)

🔧 Вверх закупорен металлом, как будто люком закрывают. Это самый крутой вариант, так как он и герметичен и отшлифован для установки под брюхо микросхем.

💡Лайфхаки
• Обрабатывать 1000 штук Type VII дешевле, чем 10 штук Type VII + остальные Type IV. Цена растет не из-за материалов, а из-за смены техпроцесса и перенастройки инструментов. Выбирай один тип обработки.
• Цены на типы via зависят от страны и фабрики. Например, в Англии Type V и Type VII стоят одинаково, на Тайване разница в $0.15 за плату, а один местечковый Китай запросил выше в x1.5 раза.
• Недостатки каждого типа можно покрыть дополнительной тех.операцией. Например, можно заказать полировку поверхности, чтобы убрать неровности заполнений. Но это, как ты понял, доп.стоимость и надо сравнивать.
• Опция накрыть сверху маской(tented) существует для всех via независимо от их типа согласно вашему слою Solder Mask Layer. Оно и логично, маской покрывают в самом конце. Типы с припиской Сovered просто получают дополнительное покрытие сверху.

На неделе опишу, как в альтиуме это оформить для производства.

@embeddemy #via #DFM

Заказал переходные отверстия с заполнением - результатом доволен

О чем это я?
Переходные отверстия (vias) можно не только покрывать маской, но и заполнять:

• Проводящим (conductive) материалом, например медью — для отвода тепла и больших токов (дорогой вариант).
• Непроводящим (non-conductive), например смолой — для прочности, защиты от загрязнений (дешевый вариант).

Также проводящий материал образует более плоскую поверхность, а непроводящий создает риск бугорков. Много за и против, но в моем случае высокий уровень загрязнений среды и умеренные токи. Регламентирует это все стандарт IPC-4761. Вот хорошая статья на почитать.

На фотке видно, что первый прототип заказан без наполнения и видны пустоты в дырочках, а второй уже с наполнителем.

Также прикладываю фотки, где в альтиуме это найти. Щелкаете на via, оттуда в properties.

@embeddemy #via #DFM

Начнем серию постов про LTspice - программу для моделирования электронных схем. Позже будут объемные статьи с практическими примерами из отрасли, но пока небольшие лайфхаки.

Начнем с простого. Когда я осваивал анализ с перебором параметров с помощью команды .step, то долго разбирался, как перемещаться по графикам. Оказалось, всё просто — клавиши ⬆️⬇️ на клавиатуре.

Однако в ручном режиме я не советую работать. Занятие муторное и покатит, только если надо пару точек посмотреть. Эффективнее экспортировать данные (ПКМ на графике->File->Export data as text) и парсить с помощью Excel, ChatGPT или Python. А еще лучше использовать комманду .meas, но об этом позже.

@embeddemy #LTspice

@embeddemy #конструирование

Пост посвящается эргономике или почему при разработке устройства нужно заботиться об удобстве использования.
Вдогонку предыдущему посту про механический дизайн. 🔩⚡️

Давным-давно я участвовал в разработке электроники для робота-труболаза в стартапе. Как и в любом стартапе, всё должно быть готово уже вчера. Сроки были сжаты, поэтому конструкторы напичкали модель проводами и платами, а удобство сборки-разборки оставили в стороне. На эргономику просто забили. Когда дошло до сборки — без вазелина с мылом не обошлось🤭. Кабели прокладывались, где было место, разъёмы приклеивались, провода запаивались напрямую. Сборка заняла 7-10 дней и напоминала тетрис. Разборка оказалась невозможна. На выставку мы успели, робот выполнил программу, но ночи были бессонными 😵‍💫

Следующим этапом мы полностью переработали электронику, поставив цель: сборка-разборка за 8 часов. Перешли на модульный подход: каждая часть робота получила отдельный модуль с платами, соединительными проводами и внешними разъёмами для подключения кабелей. Сборка превратилась в процесс установки выносных модулей и подключения заранее подготовленных кабелей. Если что-то не работало, достаточно было открутить пару винтов, отсоединить кабели и заменить/починить модуль. Впоследствии я работал в морской робототехнике, где такие модули-отсеки являются стандартом...мы изобрели велосипед 🚲

Результат: сборка/разборка сократилась до 8 часов. В последний раз я собрал его за 7 часов.

Как эргономику применить к проектированию отдельной платы?
1️⃣ используй распространенные стандартные разъемы с надежной обжимкой
2️⃣ делай один единственный разъем на плате, если разъемов несколько, размещай их по одному краю платы
3️⃣ ориентируй разъемы в одном направлении
4️⃣ разъем для программирования делай как можно больше

5️⃣ побольше тестовых точек
6️⃣ оставляй пространство вокруг разъемов, монтажных отверстий, переключателей и тестовых точек
7️⃣ группируй компоненты по функциональным блокам
8️⃣ маркируй шелкографией все возможное, чтобы не заглядывать в схему
9️⃣ размещай активные компоненты на доступной стороне (top layer), пассивные cнизу (bottom layer)

👨‍💻 спрашивай программиста, как ему будет удобно, чтобы не проклинал тебя
👷‍♀️ спрашивай конструктора, как ему будет удобно, чтобы не проклинал тебя
🤦‍♂️ спрашивай конечного пользователя, как ему будет удобно, чтобы не проклинал тебя

P.S. Отыскал несколько видео и фоток. Прикладываю постом ниже.

@embeddemy #конструирование

🔥 Сегодня хочу познакомить вас с универсальным инструментом для тестирования электроники — Analog Discovery (сокращенно AD). Это компактная, размером с ладонь, но мощная палочка-выручалочка инженера.

🔧 Устройство объединяет в себе осциллограф, генератор сигналов, вольтметр, логический анализатор, спектроанализатор, векторник, импедансметр, анализатор протоколов. Также у AD есть открытый SDK, что позволяет создавать автоматизированные QA тесты. И стоимость всего 409$. В России в чип дипе, к сожалению, продается за 1000$.

📝 Недавно столкнулся с задачей по анализу фильтра нижних частот с частотой среза 1 кГц. Не каждый векторный анализатор обрабатывает такую низкую частоту, но AD отлично подошел. Подготовил пошаговую инструкцию по построению АЧХ фильтра на базе AD.

❤️ Пользуйтесь себе во благо!

@embeddemy #отладка_тесты #analog_discovery

@embeddemy #конструирование #DFM

🤔 Чтобы быть эффективным разработчиком печатных плат, надо либо самому шарить за конструирование, либо вести разработку в связке с конструктором. С иным подходом далеко в профессии не уедешь.

Если не учитывать пункты ниже, то трассировка длиною в месяц может рискнуть пойти коту под хвост:
1️⃣ расположение крепежных отверстий
2️⃣ размещение разъемов на плате
3️⃣ прокладка кабелей от разъемов
4️⃣ высота компонентов
5️⃣ температурный диапазон
6️⃣ крепление радиатора, вентилятора, теплоотвода
7️⃣ фиксация герметиком

На днях мой список пополнился новым пунктом - покрытие платы лаком. Обычно я покрываю платы лаком полностью, за исключением разъемов. Однако заказчик решил оставить непокрытой зону шириной 2мм по краю платы. Это немного напрягло, потому что такой большой отступ от края я целенаправленно не делал и часть компонентов могли попасть в эту зону непокрытия 🤌 Проверил плату, все ок, компонентов в зоне 2мм от края нет.

Но потом обратил внимание на технические условия производства и увидел шокирующее TOLERANCE AROUND KEEP OUT AREAS: -0/+1MM, что означает, что есть погрешность работы распылителя лака в 1мм, а значит полный отступ от края нужно брать 3мм, чтобы не рисковать и гарантированно покрыть лаком все компоненты. И вот как раз в 2.5мм от края начиналась грядка компонентов 😫

😡 Пришлось дополнительно два дня корпеть и все отодвигать от края.

🙌 Мораль: всегда заранее уточняй зону покрытия лаком и не ставь компоненты вплотную к границам, где лак может не понадобиться. Если есть возможность — оставляй зазор.

@embeddemy #конструирование #DFM

🤔 Как не потерять ценное в погоне за лучшим?

FOMO может заставить нас постоянно искать новые возможности, даже когда уже есть хорошие условия. Как понять, стоит ли менять работу или это просто страх упущенных возможностей? Делюсь практическими советами, как трезво оценить свою ситуацию и подготовиться к изменениям без стресса. 💡

[ЧИТАТЬ СТАТЬЮ]

@embeddemy #карьера #инсайты #коучинг #статья