pravidla navrhu

Středa Červenec 31 16:30:58 CEST 2024

Nemohl byste to přeložit do rozsypaného čaje a poslat taky do Číny?

PL

*******************

Dne 31.7.2024 v 15:12 Vojtěch Petrucha napsal(a):
>
> zdravim,
>
>
> studenti řeší bakalářské, diplomové práce a jiné projekty. často něco 
> navrhují, pájí, oživují..
>
> pořád s nimi člověk řeší při návrhu ty samé věci.. už mě to trochu 
> nebaví, člověk pak nemá energii projevit více invence na daný 
> konkrétní problém. sepsal jsem pár hesel, vychází mi to na 2 strany 
> A4, které bych je donutil před danou činností přečíst, třeba by to 
> trochu pomohlo...
>
> tak prosím, pokud by měl k tomu někdo nějaké poznámky na co zásadního 
> jsem zapomněl, nebo co je zásadně špatně :-) není cílem se příliš 
> rozepisovat, nechci z toho dělat román na pokračování, to by pak zas 
> nečetli..
>
> používají KiCAD a z charakteru prací se jedná v 99% případů u 
> prototypy, které musí ideálně fungovat, protože na verzi 2, se najde 
> čas a energie jen velmi vyjímečně.
>
> díky
>
> v.
>
>
>
> schéma
>
>
> * RTFM - od všech použitých součástek, projít doporučená zapojení a 
> aplikační nóty, doporučené rozložení součástek na DPS, mrknout na 
> zapojení development kitu od výrobce
>
> * napájení - na vstupu něco jako  indukčnost+pojistka+ varistor+ 
> kondenzátor + transil (hodnoty dle výkonu), zamyslet se jestli je 
> vhodné přidat ochranu proti přepólování (dioda, pojistka, MOSFET...)
>
> * pokud je v návrhu spínaný zdroj, tak na jeho výstup zenerka 
> (výkonovější, třeba 0.6-1W) např. 5V6 pro 5Vout
>
> * pokud je tam LDO - ověřit v datasheetu, jaké umí kondenzátory, 
> jestli může mít lowESR keramiku na výstupu, na výstupu opět 
> výkonovější zenerka (např. 3V6 při 3V3 out)
>
> * digitální signály - ke zdroji signálu typicky dát rezistor typ. 220 
> Ohm (47-470 Ohm dle účelu), platí pro SPI, UART, rozvody hodin a 
> další... (hlavně rychlé, déle aktivní signály...)
>
> * signály kde hrozí přímá interakce s uživatelem ochránit nějakou ESD 
> ochranou
>
> * signály, které vedou třeba na čelní panel nebo dále ven ze zařízení 
> lépe zapojit přes nějaký další prvek - např. LED přes tranzistor, 
> vstup přes buffer apod (právě kvůli ESD, méně resetů MCU vlivem blesků..)
>
> * myslet na diagnostiku při oživování - do napájecích větví přidat smd 
> jumper propojky, kterými lze izolovat části obvodu, přidat testpointy 
> (např. malý through-hole pad) na sběrnicové a další signály
>
> * myslet na autodiagnostiku zařízení - pokud je tam MCU s volným ADC 
> tak měřit třeba napájecí a další napětí
>
> * ještě jednou zkontrolovat, že nejsou přehozené +- u OZ, jejich 
> napájecí pady, in/out u stabilizátorů apod.
>
> * u každé aktivní součástky mít alespoň jeden kondenzátor (100nF) nebo 
> lépe kombinaci 10nF/10uF v případě preciznější analogové součástky, 
> napájení lze oddělit například rezistorem 10 Ohm pro lepší filtraci 
> napájení a zamezení šíření rušení, případně 0805 tlumivkou 10uH (pozor 
> na možné vazbení mg. rušení do té části obvodu..)
>
> * pokud je v obvodu STM32, zapojit SWD s pinoutem dle Nucleo boardu 
> (Vcc, SWCLK, GND, SWDAT, NRST), vhodně zapojit NRST (R/C ), ověřit zda 
> je tam BOOT0 pin a jeho případné ošetření (R na GND).
>
> * pokud je v obvodu STM32 - pokud je krystalový oscilátor tak zapojení 
> krystal + 1xR + 2xC, pozor na rozložení země pokud je použit low power 
> RTC 32kHz krystal
>
> * myslet na možný vzdálený update firmware, použít UART který to 
> umožňuje, apod.
>
> * pokud chci seriózněji používat ADC, použít externí referenci, např. 
> něco jako LM4040, u vstupů mít R a C
>
> * hierarchické kreslení schéma používat s rozumem - pro opakující se 
> bloky, pokud se celé schéma vleze pohodlně na A4, tak žádné 
> nepoužívat, jen bloky třeba graficky oddělit čárkovanou čarou a popisem
>
> * používat LABELy pro vedení signálu, s názvem, který rozumně 
> charakterizuje daný signál, např. MOSI_OLED
>
> * zkontrolovat že RXD vede na TXD a naopak, pokud je v zapojení UART, 
> stejně tak např. MOSI že vede na vstup slave. zkontrolovat že všechny 
> LABELy u periferií mají protějšek, např. na MCU
>
> * přidat na vhodné místo(a) elektrolytické/tantalové kondenzátory - 
> zásobárna energie, pro výkonovější věci
>
> * mít v zapojení nějaké indikační/diagnostické LED, např. na 3V3 
> větvi, na MCU pro ladění programu, indikaci běhu apod.
>
> * přidej do schématu samostatné piny a přiřaď jim footprint montážního 
> otvoru, možná na ně pak nezapomeneš při kreslení DPS
>
> * vysvětlující popisky ve schématu, například výpočet děliče pro 
> stabilizátor napětí, časová konstanta pro filtr, odpor k LED dává jaký 
> proud/svítivost apod. u preciznějších součástek uvádět poznámky (<2ppm 
> TC, X7R, 2W, 125°C varianta, verze B, thin-film,  apod. )
>
> * rezistory pro nevýkonové aplikace 0603, 0805, 1206 tam kde je 
> potřeba... precizní rezistory mohou být lepší v drátovém provedení 
> (menší mechanický stres při ručním pájení), kondenzátory - blokovací 
> 100nF 0603/0805 pouzdro, 10uF/10V lze 0805 na větší napětí již 1206, 
> pozor na footprint pro tlumivky - nutno zvolit dle Isat, R, čím větší 
> proud tím větší pouzdro! 0603/0805/1206 tlumivky pouze pro filtrování 
> nevýkonových napájení, ne jako akumulační indukčnost v DCDC měniči.
>
> * pokud mám na MCU volné vývody a nejedná se o velikostně kritickou 
> aplikaci, přivedu je na nějaké konektory nebo pady, které se neosadí, 
> ale v případě rozšíření nebo nutnosti změny zapojení mohou pomoci
>
> * při výběru součástek / přiřazování pouzder (footprintů) preferovat 
> ne BGA verze (pro naši školní spíše prototypovou výrobu), vývodové 
> (TQFN) před typy QFN, případně QFN které mají vývody dostupné z boku 
> před součástkami, které mají vývode pouze zespod a ještě dále od hrany 
> pouzdra
>
>
>
>
>
> plošný spoj
>
>
> * typicky bude TOP-horní vrstva pro vedení max. množství signálů a 
> umístění SMD součástek, spodní vrstva BOT  jako GND ve formě rozlité 
> země, s minimem přerušení. V případě 4-vrstvého PCB: TOP (SMD a 
> signály), IN1 (GND), IN2 (rozvody napájení - formou rozlité země), BOT 
> (zbytek signálů respektive součástek, i zde ideálně rozlitá GND). 
> 6-vrstvá PCB: dle potřeby (TOP-součástky a signály, IN1 - GND, IN2 - 
> napájení, IN3 -další signály (pozor pokud zde bude chyba, nepůjde spoj 
> „přeškrábnout..“), IN4 - GND, BOT- součástky a signály)
>
> * zadefinovat si více tlouštěk spojů, např. 0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 1.2; 
> 1.6; 2.4; 3.2 a 5 a tyto patřičně používat - pro nevýkonové rychlé 
> digitální signály 0.2-0.4, pro napájecí a pomalé a statické signály 
> klidně větší tloušťku, například širší spoj vedoucí k nožičce SMD 
> součástky pomáhá ten spoj chránit
>
> * zadefinovat si vlastní prokovy, např. 0.6mm průměr a 0.3 mm díra 
> (menší jen ve velmi odůvodněných případech). Prokovy na GND použít na 
> připojení země k součástkám, ideálně co nejblíže padu to jde, ale ne 
> přímo v padu (může komplikovat strojové pájení - odsátí pájky)
>
> * pozor při požadavku na frézování 4 a více vrstvých PCB - nemít spoje 
> a rozlité vodivé v místě řezu - hrozí zkrat např. při deformaci okraje 
> DPS, použít alespoň 0.5mm mezeru..
>
> * součástky skládat tak jak na sebe navazují ve schématu, aby spoje 
> mezi nimi byly co nejkratší, soustředit se na prvotní zapojení 
> důležitých věcí (např. blokovací kondenzátor, smyčka kudy teče proud u 
> step-down měniče) a až pak ty další (Enable signál, indikační LED )... 
> tu smyčku DCDC měniče zapojit v TOP vrstvě, nechodit zbytečně přes 
> prokovy, pokud to není nutné (RTFM - vzorový návrh výrobce)
>
> * nedávat citlivé zpracování signálu vedle výkonového spínaného 
> zdroje, promyslet celkové rozložení PCB i s ohledem například na 
> galvanickou izolaci některých částí. nejdříve rozmístit všechny 
> součástky, nechat si to zkontrolovat a až pak pokračovat taháním spojů 
> - fáze rozmístění součástek je velmi kritická, vyplatí se jí věnovat 
> více času.. Autorouter používat pouze ve velmi odůvodněných případech
>
> * GND pro sondu (stačí bod, i neprokovený, vícekrát, třeba u míst kde 
> se předpokládá měření)
>
> * popisky - všechny součástky, konektory...  měřicí body (TPxx), u 
> konektorů lze přidat (zjednodušený) pinout, nebo alespoň výrazné 
> označení pinu č.1, přidat jméno autora, laboratoře, školy, datum, verzi
>
> * využívat možnost zobrazení 3D modelu - lépe vizualizuje výslednou 
> DPS, na návrhu velmi hustě vypadající rozložení součástek se tak 
> nemusí jevit, lze vylepšit rozložení...
>
> * při použití rozlití GND a napájení  - nemusí být vždy vhodné mít 
> celistvou plochu, ale může být lepší oddělit výkonové věci od 
> citlivých analogových nebo digitálních (AnalogGND, DigitalGNG, 
> PowerGND...)
>
> * výsledný obrys PCB se snažím přizpůsobit nějaké krabičce, do které 
> zařízení plánuji umístit - nejdříve si zhruba rozložím součástky, 
> vidím velikost, vyberu krabici a podle ní udělám finální rozměr PCB 
> (pozor na rozumné tolerance rozměrů) a pak využiji dostupné místo, 
> například více oddálím některé bloky... pokud se bude PCB zasouvat do 
> drážek v extrudované krabičce nechám nedávám tam v tom místě spoje
>
> * zvážím rozmístění ovládacích/indikačních prvků na PCB tak, aby se 
> nemusely připojovat vodičem, ale byly rovnou na PCB, LED lze dát do 
> mechanických držáků, např. D-SUB konektory na delších nožičkách 
> poskytnou trochu flexibility při montáži
>
> * pokud má nějaká výkonová součástka „Thermal Pad“ tak jej připojuji 
> pomocí více prokovů (vias) na požadovaný potenciál - často GND, ale 
> může být i nejzápornější potenciál v obvodu, nebo jiný...zkontroluji 
> správné odmaskování
>
> * citlivější části obvodů, vstupy součástek lze různými způsoby 
> chránit - smyčkou vodivé cesty například vstup integrátoru (na cestě 
> pak není nepájivá maska), frézováním drážek lze také omezit povrchové 
> proudy, frézováním lze zamezit mechanickému stresování součástek 
> (napěťové reference, precizní analogové obvody), frézováním lze 
> vytvořit „ostrůvek“ který lze tepelně izolovat nebo provizorně 
> termostatovat přidáním např. 3D tištěné krabičky. Promyslím, na jaký 
> potenciál připojím kovovou krabici - připravím si patřičný pad na PCB.
>
> * velmi citlivé části obvodů nebo třeba vf obvody lze uzavřít do 
> stíněných kovových krabiček, na DPS se umístí pružinové držáky těchto 
> prvků, zapájení po celém obvodu až případně na konec po úspěšném 
> otestování
>
> * velké toroidní tlumivky nebo transformátory lze upevnit pomocí 
> vázacích provázků přes vhodně umístěné otvory v PCB
>
> * pokud mi to při routování spojů „nevychází“ tak se zamyslím, jestli 
> nelze upravit zapojení - prohodit nožičky na MCU (viz třeba CubeMX 
> configurátor - alternativní rozložení pinů). Na MCU lze například 
> některý signál vést přes jinou nožičku MCU, která bude nastavená do 
> režimu, že jí to bude jedno...
>
> * použij DRC, projdi všechny ERRORy i WARNINGy
>
>
------------- další část ---------------
HTML příloha byla odstraněna...
URL: <http://list.hw.cz/pipermail/hw-list/attachments/20240731/07bd08e5/attachment-0001.htm>