MSP430FR57xx проектирование платы

Осваиваю МСП430, проектирую первый девайс на них. Модуль представляет собой АЦП для преобразования сигналов тензодатчиков. Решил сделать модуль из двух плат с мезонином, причем на второй этаж как раз и попала «процессорная» плата. Она обеспечена питанием, сигналами УАРТ в ТТЛ-уровнях и тремя сигналами от аналоговой части.
Собственно, вот схема, доработанная после плодотворного обсуждения предыдущего варианта

Куча джамперов (JP) нужна для конфигурирования платы и ее тестирования в полевых условиях. Светодиоды и тестовая точка ТР рассказывают, что делается в мозгах МК. На оптронах U2...U4 сделаны дискретный выходы, а оптрон U5 — дискретный вход. Выбор двухполярного оптрона и установка аж двух светодиодов призваны обеспечить произвольную поляность подачи на дискретный вход управляющего сигнала (10...26)В.
Смущает низий уровень логической «1» с МК. В связи с этим не очень уверен в цепях запитки оптронов U2...U4. Может оказаться, что прямое напряжение на оптроне (typ 1.4V) + на индикаторном светодиоде (тоже примерно полтора вольта, AFAIK) дают почти питание МК. А даташит на МК говорит, что при 6 мА выход может просесть аж до 2,7 В. Но мне кажется, что 5-10 мА вкачать удастся. От балды поставленный номинал резисторов R3...R5 можно будет уточнить, вплоть до закорачивания, когда ограничителем послужит нагрузочная способность МК (фи, как некрасиво...)
Выбрав низкочастотный МК, поставил и кварц соответствующий, 7,3 МГц. Мне хватает для моих задач, зачем тратить больше…
По схеме все. Если снова есть замечания — с благодарностью выслушаю.

Развел в Seeed-овских 50х50 мм. Потому и выкладываю, что хочу сразу у них заказать, а это 60 баксов и 60 штук. Ну как напартачил? Жалько…
Вот изображения двух сторон:


Плата будет установлена на 10-пиновый однорядный PBS-10 (на Х1), а по центру закреплена на стойку.
Вот 3D- модель:

Чему уделил внимание:
— подходы к разъемам и другим through hole элементам старался делать исходя из допущения «хреновой металлизации». Поэтому Х3, Х4 разведены снизу, а Х1, Х2 — почти все сверху;
— дорожки оставил 0,3 мм только возле МК, у него шаг маленький. Все остальное увеличено до 0,4...1 мм, особенно цепи питания. Зазоры почти везде 0,5 мм, в некоторых местах 0,45, на МК и мелком тройном диоде D3 — 0,35мм;
— залил где можно земляной полигон;
— особенно выпендрился с кварцем и его конденсаторами. Обеспечил связи с двух сторон (ну, это общая моя манечка), поставил кондеры снизу (иногда приходится их подбирать), а связь общей точки кондеров подвел поближе к земле МК, чтобы минимизировать пути совместного прохождения токов питания МК и токов генератора. Это видно на заливке нижнего слоя — вырез заливки под обозначенияси С1 и С;
— тепловые барьеры, спасибо уважаемой Maple, теперь у меня the must. Монтаж и демонтаж намного проще с ними;
— заливку под разъемами дискретного ввода-вывода не делал. Ей там нечего делать. Все токи, которые возникают в изолированных цепях, замыкаются на Х3 и Х4. Очень кстати оказался переход на оптопары — входные цепи теперь сами собой легко отделились от остальных цепей и минимальный зазор (между D7 и заливкой вернего слоя) превышает 2 мм. Уже даже 220 В не прострелят, есличьо…
— светодиоды сознательно выбрал выводные. Сами делают переход на другую сторону :)
— вокруг Х3 иХ4 обведен контур клемника бОльшего размера. Мы юзали всегда угловые (45 град) клемники ТВ15-210, которые очень хороши во всем, кроме размера на плате. Тут поставил ЕТВ1102, но при ближайшем рассмотрении оказалось, что у него прижим осуществляется простеньким винтиком, благо хоть прикрытым металлическим лепестком, чтобы вовсе не откусывать провод. А вот в тех угловых — снизу ходила «челюсть», зажим получался надежным и никогда не защемлял конец провода, если нужно вынуть. Сейчас ищу, чтобы «по три рубля, но большие и сегодня» — типа 1102, но чтобы с челюстью. А на всякий случай, раз уж коллеги подсказывают, что места на плате неприлично много, заложил возможность впаять и старые ТВ15-210, пусть и со свисанием чуток за пределы платы;
— аналогично на все случаи жизни поставил оптопары (нижний слой) с 6 выводами: чтобы можно было впаять и half-pitch (1,27мм), и обычные 2,54-миллиметровые оптроны;
— после 3D-моделирования разнес немного светодиоды D6 и D7, а то корпусами толкаются. Кое-что изменил в нижней плате.

Опять-таки, буду рад услышать конструктивные замечания, равно как и общие соображения по (не)правильным приемам проектирования.
  • +3
  • 29 сентября 2013, 12:06
  • drvlas

Комментарии (105)

RSS свернуть / развернуть
старался делать исходя из допущения «хреновой металлизации»
и зря, seeed-овские платы достаточно высокого качества, чтобы о таком не думать. Лучше постарайтесь развести все в одном слое, а второй полностью залить землей. Только обратите внимание на расположение Q1-Q3, не надо допускать гулянья токов реле по земляному полигону, хоть у него и низкий импеданс, но не надо…
D3 достаточно крепкие? Есть возможность перенести непосредственно к реле?
И цепь оптопары странная, диодный мост выбросить и поставить оптопару с AC входом, например PS2706-1. Смысл R11 не ясен.
0
seeed-овские платы достаточно высокого качества
ОК, а что я проигрываю? Ну, поставли ради достижения своей цели парочку лишних переходок. И все. Затраты закончились. Так пусть себе будет. Это как дисциплина, что ли…
полностью залить землей
Ну, у меня заливки немало. Не уверен, что стоит стремиться к 100%-й. В конце концов, я учитываю, где токи ходят, а где их все равно нет.
Q1-Q3
Да, справедливо. Но вродь тут все пучком.
D3 достаточно крепкие?
Да, для тех реле, что могут использоваться. И потом, в 99% случаев реле ставятся в модуле с защитным диодом. Так что этот D3 поставлен на всякий случай
цепь оптопары странная
Ну, леплю из чего попроще покупать. Хотя, спасибо, подумаю!
А вот с R11 — в самую точку! Это просто ошибка. Брал когда-то с него на вход МК, а теперь решил коротить оптроном на землю подтянутый вход. Плата, думаю, маленькая, ничего там не наведется. Но коротить-то можно и без резистора...
Иное дело, что пробиваться выходной транзистор оптопары будет всего лишь скромным током с накачки ноги МК. Может это и не есть гут, может поставить внешнюю накачку на VCC?
0
Ну, у меня заливки немало. Не уверен, что стоит стремиться к 100%-й.
Это правило хорошего тона, сейчас простая конструкция и можно оценить хождения токов, но в более сложных случаях не все очевидно. В общем, делайте хорошо, плохо само получится. И все таки, ток реле потечет через всю плату, а это может вызвать проблемы.
может поставить внешнюю накачку на VCC?
Места на плате навалом, предусмотреть его стоит, а необходимость его установки выяснить опытным путем.
И еще бы я R7 ставил перед R4, чтобы на затвор шло полное напряжение питания МК, а не половина. Для 2N7002E Vishay напряжение Gate-Threshold от 1 до 2,5 В, т.е. может и не открыться.
0
ток реле потечет через всю плату, а это может вызвать проблемы
Да, соглашусь. Часть тока попрет аккурат через МК (по нижней заливке). Я-то думал, ну, реле включаются редко и практически статично. Но! Но в момент включения импульс таки есть.
Что ж, уточнять разводку все равно буду. И попробую вот как: если смотреть на нижнюю заливку, то отрежу всю правую часть… А впрочем, ЩА выкладу вариант, без учета зименений с резисторами, но именно вариант другой заливки
0
Посмотри теперь. Все три ключа на полевиках замыкаются на разъем питания по нижней части полигона. Туда же попадают и токи от светодиодов (тоже заметные, с учетом здешних малых токов). А вот верхняя-правая часть полигона — целиком микроконтроллерная, там только сам МК со своим генератором, да статические токи от джамперов.
0
я бы сдвинул МК вверх, а q1-q3 расположил внизу, возле gnd пина гребенки.
А не совпадение названия цепей в шине и гребенке запланировано?
0
Насчет резанного полигона, никогда так не делаю и Вам не советую. Выглядит не очень, советую перекомпоновать.
0
Ну, выглядит непривычно, да. А какие есть рациональные возражения?
То есть, я рассмотрю вариант поднять МК вверх и переместить кучу джамперов вниз. И тогда даже при сплошном полигоне токи от ключей Q1...Q3 будут проходить явно ниже самого МК и тем более его генераторной части. Эта идея интересна сама по себе.
Но вот почему нельзя резать полигон? Я в других платах это делал, хоть и не так радикально. Просто исхожу из прочитанной идеи про то, что токи хотят возвращаться под теми путями, по которым идут туда. Поэтому думаю, что ВЧ-составляющие (броски) тока реле будут идти к разъему Х1.10 по кратчайшему пути, ведь они порождены внешним источником +24 В и на нашей процессорной плате их источника нет. Иначе говоря, нефиг им делать под самим МК. Значит, обеспечив разрезом их кратчайший путь пониже, мы решаем задачу помехозащищенности...
Может и натянутые расуждения, но других нет. Точнее, радикальное решение состоит в том, чтобы гальванически развязать ключевые схемы и МК. Чтобы все, что порождалось в области Х3 (это разъем, а не сокращение «х*й знает»), там же и умирало. Но… Но немногие работающие мои модули с таким решением как-то и не беспокоят. А относительная нечастость использования данного модуля во всем функционале — расслабляет. Поэтому и мезонин: нужно будет, придумаем супер-пупер защищенную схему.
Рациональную критику разреза все же выслушал бы с интересом.
0
Джамперы можно и не трогать, просто поплотней все расположить. Кварц поближе к МК и дорожки от него как можно ближе друг к другу, все таки диф. линия почти.
Ток реле то у Вас приходит с Х3 и уходит в Х1, в любом случае проходит через всю плату, единственное что можно сделать — недопустить наведение его на МК.
В конкретно это плате ужасного ничего не будет от резанья полигона, т.к. на ней фактически ничего нет. Но было бы что-то чувствительное (АЦП, ЦАП и т.д.) был бы отрицательный эффект. Эти Ваши резанные полигоны легко могу оказаться колебательными СВЧ контурами, например. И если их делать, то стоит им промоделировать в соответствующем софте( hyper lynx и прочие).
0
просто поплотней все расположить
Так отож! Желание сделать максимальные дорожки и зазоры, хотя ясно, что современная технология позволяет делать без напряга 0,2/0,2 (а я вывожу на 0,4...0,5) — это просто мой бзик. Равно как и разводка на «плохую металлизацию». Ну, вот так. Посмотрим.
Резаный полигон в условиях наличия чувствительных цепей — это у меня стандарт де-факто. Базовая (нижняя) плата аккурат посредине разрезана на аналоговую и цифровую. И между ними я делал гальваническую развязку и убирал ее (и специально, и вынужденно) — если в одном месте соединять земли, сигналы проводить пучком, то и гальваника не нужна. Потому и выслушал Ваши соображения внимателльно. Про контура не испугался, моделировать не буду. Но перекомпоновку платы сделаю.
Спасибо!
0
С десяток разный плат заказывал на seeed-e и никогда не было брака. Метализация отлично держится и маска тоже. Дорожки 0.15 пока не было необходимости, но 0.2 идеально получаются
0
Добавлю — в текущем виде разводка под оптопарой мягко говоря снижает изоляционные параметры. Поддерживаю — лучше освободить место и сделать хорошо — с оптопарой с AC входом самое то. Тут оптопара, КМК, Half Pitch Mini-Flat — может это какая-то фича:), но и они есть такие, например, HMHAA280. А если с «обычным» шагом выводов, то с учетом низкого питания камня лучше ставить оптопару не с составным транзисторам(PS2706-1) по выходу, а с обычным NPN, например, PC354.
0
разводка под оптопарой мягко говоря снижает изоляционные параметры
Нет, земляк, не этого душа жаждет! У меня гальваническая развязка вовсе не для защиты от высоких вольт. Поэтому я вполне сознательно не разводил там так, как это делал бы при переходе, скажем, от 220-вольтовой части на низковольтную. Главное — защита от помех.
А оптопары… Да, я поспрашивал постачальников, как-то кисло мне отвечали, а я не додавил. Потому и не стал юзать те, что АС-вход. А ведь видно, что тот гребаный диодный мостик занимает кучу места…
Так что — благодаря твоей настойчивости, проработаю с поставщиками. Нужно найти и не устаревшие (тот, что ты вначале советовал уже указан как NRND), и не слишком экзотические. Найду — применю.
Тем более, что все эти разговоры про токи от реле… Они-то и не слишком меня пугают, но зачем делать хуже? Потому хочу прикинуть, что будет, если на место ключей на Q1...Q3 впиндюрить таки оптроны. Да, потянут токи от МК — но постараюсь найти такие, чтобы прямо с порта запитать. Но зато! Зато своими выходными транзисторами эти оптроны могли бы выходить на разъем Х3 — и вопрос с токами от автоматикик, гуляющими по процессорной плате, ушел бы сам собой. Я бы даже пожертвовал клеммой +24В (Х1.4), если для вывода общей «земли» оптоключей не хватило бы места. Ведь внешний "+" заводится только для установки диодной сборки D3. Пусть защитные диоды стоят на улице, возле реле.
В общем, план действий сложился. Резуьтат доложу здесь.
P.S. А ты сам юзаешь оптроны с АС-входом?
P.P.S. Интересно, что примененный мною TLP281-1 называется АС, а по схеме и по параметрам я в упор не вижу, чтобы он принял ток любой полярности. Не знаешь, как обстоит дело с ним реально?
0
TLP281-1 не AC-input и NRND. Я называл HMHAA280 — вполне в продакшне и PC354 — у Sharp они в свежем каталоге. А вот PS2706 у Renesas находятся только -2, -4 и EOL (но их предложил не я, а уважаемый zxczxcs)
0
А че, у меня на столе валяется… просто пример привел
0
Их ещё кроме Renesas могут выпускать кто угодно. Но это может оказаться временно и/или дорого. А китайцы не стесняются аналоги перемаркировать уже от сотни шт.:)
0
у меня еще производства NEC. Но это не важно, важно АС-вход, а там хоть и перемаркированный китаец
0
Самые доступные оптопары с АС-входом, ИМХО, это PC814(DIP-4) и аналоги — LTV814, K3010 и т.п.
0
Нет, я хочу только СМД. С малым питчем. Ибо у меня, как я продолжаю думать, места немного, да и о высоковольтной развязке речи нет. Потому — все минимальненько...
Из списка
HMHAA280 (Fairchild)
PC3H4J00000F (Sharp)
PC3H410NIP0F або PC3H411NIP0F (Sharp)

PC354NJ0000F (PC354Nxxx00F) (Sharp)
PC364NJ0000F (PC364Nxxx00F) (Sharp)
PS2706-1 (CEL)
предпочтительнее первые 3 — с шагом 1,27 мм. Поставщики берутся снабжать:
10 шт. — ціна 6,42 грн. за 1 шт. з ПДВ
что вполне меня устраивает. Так что все… Начинаю проектировать новую платку. Да еще и про развязанный RS-485 на нижней (базовой) плате подумаю, хотя мне это всегда казалось излишеством в моих модулях…
0
Пару моментов. Транзисторы лучше применить IRLML2402 или другие, но с меньшим гарантированным напряжением открывания, чем у 2N7002E, тем более с делителями на 2 по затворам — резисторы на землю лучше перенести ближе к контроллеру. Кварц не очень-то и нужен — встроенный DCO с учетом фабричных калибровочных констант даёт вменяемую точность для USART. Отладка/прошивка вполне нормально работает без C7. Номинал C6, ЕМНИП, должен быть чуть больше. Назначение VD1+VD2 смутное — скорее всего взято из схем с АЦП, но другого назначения, — ИМХО, нужна просто перемычка/дроссель/EMI-фильтр.
0
VD1+VD2 — тоже смутили… Причем имхо перемычка строго в одном месте — правильнее всего, дроссели (а точнее ферритовые бусины, а не дроссели) имеют условную применимость и могут еще и хуже сделать… Главное правильно блокировочные емкости расставить, и развести так чтобы токи ходили где надо…
0
  • avatar
  • N1X
  • 29 сентября 2013, 16:13
Ну, я в ответе коллеге sensor.ua кажется ответил. Конечно, никаких дросселей в земле! И в рабочем состоянии эти диоды совершенно не работают. Только в случае, если соединение между платами не полностью установлено.
0
Черт, упустил из виду часть про мезанинку, действительно, вспоминается читал, что это распространенная практика многоплатного конструктива… А ответа не видел, когда писал, вероятно одновременно начали =)
0
  • avatar
  • N1X
  • 29 сентября 2013, 20:10
Спасибо! Про транзисторы — тут я снова сглупил, машинально изобразил ненужный делитель. Использую (правда с 5-вольтовыми МК) такие транзисторы, есть и определенные запасы. А делителя там не должно быть. Схему подправил. В таком варианте, как сейчас выкладываю, считается, что резистор 10К в цепи затвора (ухудшает время переключения, но это здесь не играет роли) защищает МК от закорачивания ног полевика. Образуется делитель с тем 2К-омным, ну и помогает защитным диодам в самом МК. Ни разу не срабатывало, поэтому действенность защиты не доказана. Напряжение управления на затворе равно тому, что выдает МК, а этого достаточно даже для 3,3-вольтового МК.
Про кварц… Ну нет, я вижу в даташите 3,5% у DCO, не стану рисковать.
Без С7 — спасибо, не буду запаивать. Но пусть в разводке останется, пока я еще не запустил ни одного МСП430 :)
С6 — строго по даташиту, 470 нФ.
Перемычка между аналоговой и цифровой землями есть — но на базовой плате. А здесь, как рекомендуют в многоплатных конструкциях, приняты меры против перекосов между землями (например, при горячем включении платы).
0
Номиналы резисторов у затворов я бы поменял между собой (а защищать оно может только от проникновения помех через емкость сток-затвор и от перегрузки выхода контроллера на емкость затвора), причем на землю можно заметно увеличить, потому как они нужны только на время состояния сброса, а после него Вы выход скорее всего настроите как Push-Pull. Уход DCO 3.5% указан для изменения напряжения питания от 2 до 3.6 В — при Ваших фиксированных 3.3 В он не должен выйти за 1% во всём диапазоне температур, но если уж очень охота, то лучше поставить часовой кварц и по нему калибровать DCO. Насчет удаленной перемычки — можно поиметь «защелкивание» контроллера по питанию.
0
защищать оно может только от проникновения помех через емкость сток-затвор и от перегрузки выхода контроллера на емкость затвора
Да я смотрю на эти бздюхи-полевички, там же натурально близко все выводы. Я просто в ремонте могу своими руками замкнуть. И это уже не емкость, а грубая капля припоя… Так что защита нужна. И именно при небольшом резисторе на землю она хоть как-то работает. Я думаю…
0
Защиты от соплей монтажа нет. Эти резисторы не для того. Ниже Katz о выборе номиналов правильно говорит.
0
Вставлю свои 5 коп.
Резисторы последовательно по затворам я бы уменьшил. Ток заряда затвора там можно ограничить на уровне порядка половины от максимально допустимого для порта — этак 3 мА, тем самым сопротивление получится чуть больше килоома. А те, что с затворов на землю, можно хоть 100 кОм ставить, и прямо между затвором и истоком — в «боевом» режиме порт работает в режиме push-pull и скорость выключения полевика будет близкой к скорости включения. Эти резисторы нужны только для того, чтобы затвор полевика не повис в воздухе, когда порт окажется в Z-состоянии. А дополнительно грузить порт 2-мя килоомами при включении реле вроде как и ни к чему. :)

Насчёт заказа в сидстудии — есть подозрение, что В.А. Антощенко сделает дешевле, эти 60 плат обойдутся где-то в $40-45, и, вероятно, быстрее (зависит от текущей загрузки, обычно неделя-две). Но без шелкографии. Также случаются косяки с качеством маски — легко отходит при перегреве… в общем, для макетов и мелкосерийки до сотни штук нормально, а для партий покрупнее уже Китай рулит.
0
  • avatar
  • Katz
  • 29 сентября 2013, 17:37
Вот интересно, дружище Katz: ты рассказываешь, что можно сделать иначе, чем я. Ну… можно. А почему нужно? То есть, как у Жванецкого: «И пусть они при этом расскажут нам, почему этого нельзя делать» :)
Что я проиграл? Ток через 2К размером 1,5 мА? Пусть даже иногда 3 таких тока. Но у меня не батарейное питание и драйвер RS-485 на базовой плате жрет (в импульсе) больше, чем вся остальная пиздобратия вместе взятая. Есть смысл об этих миллиамперах думать? Не вижу. Зато. Зато есть защита от соплей монтажа, чтобы там ни утверждал уважаемый коллега sensor.ua. Почему «ее нет»? Нет универсальной, на все случаи жизни — согласен, нет. А конкретно я вижу меленький корпус этого полевичка и говорю: если я поставлю делитель 2К на 10К, то защищусь от сопли вот здесь конкретно, где ей появиться проще всего. Нет?
Еще можно вместо 10К поставить 20К. Тогда 24В превращаются в 2,2В — и даже на защитные диоды я не буду полагаться. Скажи мне, что я не учел?
Конечно, мы с тобой обсудим изготовление пробной партии у нас. Я, спасибо вам всем, вижу, какое сырое у меня пока еще «изделие». Нах мне 60 штук…
0
При большом резисторе в затворе, а 10 ком это уже большой, заметно влияние емкости затвора — при включениии транзистор из закрытого состояния сначала переходит в линейный режим и несколько позже в ключевой, когда открыт как гвоздь. Линейный режим при наличии нагрузки чреват превышением рассеиваемой на транзисторе мощности — средней и/или пиковой. Оптимально для транзистора вообще не ставить резистора в затвор и так делается при использовании специальных микросхем драйверов MOSFET-транзисторов типа TC4426, ну а для микроконтроллера важно не превышать допустимый выходной ток, а при возможности прохождения тока в пин, находящийся в третьем состоянии, ещё и чтобы не превышал допустимый входной ток (встроенных защитных диодов).
0
В случае управления реле скорость заряда/разряда затвора в изрядной мере пофиг — переключение происходит нечасто, потери энергии мизерные. Но вдруг понадобится через тот же ключ ШИМ-сигнал вывести этак о нескольких десятках кГц (собственно, прошлое сообщение и писалось под соответствующим впечатлением)? :)
0
Для реле, на мой взгляд, желательно затягивать фронты, это позволит сузить спектр порождаемых помех от переключения. Правда, стоит учесть емкость затвор-сток, возможна генерация
0
Достаточно диодов параллельно обмоткам.
0
Да уж теперь все, нет диодов. Оставил защиту ключей на совесть того, кто будет из этого модуля лепить контроллер.
0
Сапрессоры параллельно сток-исток могут повысить живучесть
0
Извиняюсь, не посмотрел обновленный вариант схемы. Сапрессоры параллельно коллектор-эмиттер оптопар:)
0
Обратите внимание на прямое падение напряжения на D1, D2, D3 — оно, в зависимости от типа светодиодов и тока, может варьироваться, и падение на светодиодах оптопар (эти скорее кремниевые и напряжение не должно превышать 1.1 В). Может оказаться на грани
0
Ошибся — D3, D4, D5. Жаль, нет возможности править
0
На грани срабатывания оптопары? Так, да, я об этом и написал, что смущает. Впервые с 3,3В работаю. Но худой конец всегда есть: не будет срабатывать релюшка, отключим газ закоротим светодиоды, а резисторы увеличим в номинале ом до 220. Тогда даже (2,7 — 1,4) / 0,220 = 6 (мА), хотя я верю, что МК выдаст чуть более, чем гарантированные VCC-0,6.
0
Да. Можно ведь просто параллельно цепочки пустить — резистор-светодиод и резистор-светодиод оптопары. Но тогда взять светодиоды с малым током, а в оптопару дать ток чуть по-больше, например, 1 и 5 мА.
0
Так эта… жалко тока… :) И так я не могу не удивляться: весь мой МК в активном режиме (и не думаю его усыплять, такого скромного) будет кушать меньше 2,8мА, а тут каждый оптрон нужно раскачать десятком этих же миллиампер. Во всяком случае, для срабатывания релюшек (12...21 мА) нужно вдуть в оптрон до 10 мА.
А если питать оптрон и светик параллельно, то еще 3 резистора нужно. Ладно, подумаю.
0
01.10.13 выкладываю обновленный вариант и схемы, и разводки. Спасибо коллегам, особенно zxczxcs и sensor_ua, за очень полезные замечания!
0
Тоже думаю запостить тему с разводкой некоторых плат, на суд и критику.
Есть у меня некоторое влечение в миниатюризацию плат, и ставить кучу чип кондюков прямо возле выводов мк и проверять всё по нескольку раз.
И проблемс с разводкой высокочастотных схем, включая теже трассы для кварца.
Развожу только вручную, сколько не пробовал автотрассировщики, не делают они так как мне надо.

ПС/ В диптрейс ктонить проводники разводит как в топоре(кривые линии)? Уж очень долго их делать.
0
Примерно так
===========================================
гибкие трассы в диптрейс
0
А блокирующие емкости 1206? А чего такие большие?
0
«Бабушка, а почему у тебя такие большие уши?»
Чтобы проще было монтажить. Уменьшать плату нет никакого смысла, для нее есть место и она его займет. Навалить в нее побольше разных (не нужных) элементов — себе дороже, ибо плата идет в какую-никакую серию. Потом мое бедное хохляцкое сердце обливается кровью, когда одна за одной уходят платы, в которых N-й процент комплектухи не нужен...
Скажем, разместить весь разрабатываемый модуль не на двух, а на одной плате — надо было постараться. Но тут уже другие соображения вступают в силу, по которым базовая + процессорная = очень удобно в серии.
0
Чтобы проще было монтажить.
1206 и 0805 в этом смысле одинаковы. 0603 тоже не намного сложнее. 0402 — эти да, руками паять геморно.
+1
1206 лучше электрическим по характеристикам — гдето пролетала статья об этом
0
кондеры в смысле
0
В общем случае они могут быть как лучше, так и хуже, зависит от конкретного материала диэлектрика. При прочих равных — да, у них, по идее, меньше влияние рабочего напряжения на емкость. Одновременно с этим у них за счет больших габаритов хуже эквивалентная индуктивность. В зависимости от применения и рабочего напряжения могут быть более важны те или иные свойства. Применительно к блокировочным конденсаторам по питанию контроллера, влияние напряжения на емкость не играет сколько-нибудь заметной роли. А вот эквивалентная индуктивность — очень даже играет.
0
уверен что больше (там индуктивность пикогенри? — не нашел сходу информации), я сильно сомневаюсь, что в данном применении это как либо скажется и ESR вроде тоже должно быть получше (хотя тоже невелико) и еще они более устойчивы к статике — тоже видел исследование.
0
не уверен в смыле
0
Статика там точно пофиг, микроконтроллер быстрее из строя выйдет. ESR там мизерный и врядли существенно отличается. Вот что точно влияет, так это ESL и индуктивность проводников от ноги до конденсатора. И тут 1206 будут в проиграше, как раз из-за большего размера.
0
какого порядка там индуктивность — я чето не нашел информации?
0
Думаю, будет полезно вот это почитать d1.ourdev.cn/bbs_upload782111/files_52/ourdev_722945T1I3FY.pdf
0
ОК, ты можешь хотя бы предположить, что в моем случае вот этот проигрыш 1206 перед идеальным конденсатором сыграет роль?
Давай я уточню. Какие мои решения имеют отношение к вопросу выбора блокировочных конденсаторов:
— работа с низкочастотным МК (я сознательно выбрал именно тот, который даже и не может на 24 МГц шпарить, только до 8 МГц)
— тактовая соответствует — 7,3 МГц
— никаких источников быстрых сигналов вне МК нет. То есть, внутри он так как-то шевелится на своих 7,3 МГц, а снаружи — статические, по сути, сигналы дискретного ввода-вывода, управление внешним АЦП (да, там тактовые получаются длительностью около 2 тактов МК, значит, будут 270 нс) и работы с УАРТом (38400)
— заметных токов на крутых сигналах нет, самое сильное — включение оптрона в дискретном выходе. Это до 10 мА раз в десятки миллисекунд, крутизна определяеся самим МК
Мож чего упустил — подскажи. Но в моем понимании абсолютно пофик, какие именно керамические конденсаторы я поставлю в блокировку. Нет?
0
Думаю да, пофиг. Если отмотать тред, то можно заметить, что я комментировал только удобство монтажа. Обсуждение характеристик появилось позже.
0
Я ничего не упустил?
The pad layout is the largest contributor to ESL and
can be controlled by careful design of vias and power planes.
т.е. зависимость от присоединения к конденсатору ~наноГенри — а индуктивность самого кондера очень мала пикоГенри, поправьте если не так
0
The second contributing factor to the inductance is the capacitor itself. The capacitor forms a part
of the current loop, hence contributes to the inductance. Typically a capacitor is made of multiple plates
connected alternately to the side posts. For a thicker capacitor, the current has to flow up and down and
effectively increases the length of the current loop. Inductance due to the capacitor is determined by the
capacitance value and the vendor. Typically a capacitor of thickness 40 mils (0805 size) contributes
400pH of inductance.
0
а у дорожек несколько наногенри все равно десятки раз
0
У дорожек, насколько я понимаю, как раз такого же порядка. Ну и, напомню, большой конденсатор сложнее разместить близко к чипу, так что длина дорожек тоже растет. Из своего опыта могу сказать, что 0402 можно повесить почти на самых ногах, 0603 получаются чуть дальше (иначе близлежащие ноги чипа не развести). 1206 придется двигать еще дальше, последствия этого предсказать не трудно.
0
не не не — как раз не такого же порядка а у дорожек на порядок больше в том то и цимус еще раз перчитайтее:
The pad layout is the largest contributor to ESL and
can be controlled by careful design of vias and power planes.
0
Там даже на картинках видно, что того же порядка (на глаз — раз в 5 меньше). Напомню, это все для одинакового размера конденсаторов. И да, разводка вносит самый большой вклад, но, повторюсь, с мелкими конденсаторами ее делать проще и она получается компактнее.
0
мелочь, но. светодиоды D1 и D2 я бы развернул и поставил между питанием и пином. не знаю как MSP430FR57, но MSP430G, как выяснилось, на землю сажают на много качественнее чем подтягивают наверх.
Питание будет со второй платки? учитывая наличие места я бы сделал возможность своего питания (а вдруг отдельно использовать придется).
не совсем понятен смысл C3, C4 в данной разводке. или переместить C3, С4 поближе ногам (разводка позволяет) или убрать их нахрен.
полигон земли кольцом не очень нравится еще. хотя о полигонах выше много писали, читать как то лень стало.
0
  • avatar
  • xar
  • 02 октября 2013, 10:14
светодиоды D1 и D2 я бы развернул
Думал я про диоды. Но внимательное изучение даташита на МК показало, что очень мала разница в нагрузочной способности портов этого МК. Например, при комнатной температуре просадка на 0,9 В происходит при 19 мА, когда даем логичский «0» — и при 17 мА при создании «1». То же на 85 градусах — 22,5 и 20 мА. То есть, да, «0» сильнее, но так незначительно… А с точки зрения разводки таскать по плате VCC не так удобно, как землю.
Или у тебя есть более впечатляющие данные? Я же все только теоретически...
смысл C3, C4
Да, С3 и С4 оказались близко. Но! Один из них (С4) — это малофарадный кондер по AVCC, а другой (С3) — общий для всего питания почти электролит (2,2 мкФ). Прочел, что емкости по VCC должны быть в 20 раз больше С6 (блокирующий на VCORE) — влепил дополнительно С7. Хотя на нижней плате есть тантал.
Аналоговая часть в данном МК и не используется, так что С4 — действительно не нужен. Но — пусть будет в разводке, мало ли...
я бы сделал возможность своего питания (а вдруг отдельно использовать придется)
Отдельно эта платка мне не нужна. Речь о серийном изделии, имеющем свое место в моем бизнесе. А питание на нажней платке нужно еще для других микрушек. Вот там оно и создается. Наверх передается гулькин хер — сам МК тянет 2 мА, светики-приветики суммарно до 35-40 мА, вот и все.
А земля, равно как и ее частный случай — полигон, требует понимания того, кто по ней ходит. В прошлом варианте я не учел токов от ключей на полевых тарнзисторах, по совету товарищей пересмотрел этот вопрос, поставил оптроны. И теперь я просто не вижу, какие токи по каким путям могут мне накакать. Так что и кольцом полигон — вродь не пугает.
0
около D1 и D2 VCC уже имеется ;) «как выяснилось» понимать как «выяснилось в процессе экспериментов». и -0.9В на самом деле довольно много.
я не про то что с3 и с4 рядом. я про то что с5 и с7 не так уж и дальше.
0
С3/С7 керамика? Если да (и нет тоже), то С5/С7 ничто не мешает выкинуть и С3 и С4 вплотную к МК подвинуть. Красиво же будет. А в том виде в котором сейчас стоят они просто место занимают без смысловой нагрузки. Инфа 100%
0
Погодь, ну если аналоговая часть МК вообще не работает, то С4 — вещь вообще не очень нужная. Если я для кашерности его оставляю, то уж точно мне до лампочки, насколько близко он к МК. Возможность передвинуть его на 5 мм ближе… как-то не вставляет. Пусть себе стоит как поставили, пусть радуется, что не сократили :)
А С3 и С7 (которые можно было бы и заменить одним, ибо это уже микрофарады и точное их расположение в пределах такой платки не играет) — они из номинала, который у меня идет в базовой плате. Удобно.
0
дело конечно Ваше, но я не вижу смысла паралелить столько конденсаторов в сторонке. Тогда уж поставить один x7r на 2.2. А насчет аналоговой части, кто Вам правду скажет что на ней сидит?
0
я не вижу смысла
Смысл — в соломке. В той соломке, что густо подстилается в предполагаемых местах падения, а оставшаяся — разбрасывается вокруг так просто, чтобы кровь, сопли и слезы потом впитывать, если не угадаю :)
Зачем мне потом волосенки на жопе рвать, если из разводки уберу, а вот аналоговая часть внезапно захочет своего dedicated кондерчика?
столько конденсаторов в сторонке
Ну, честно, я не могу поверить, что в моей конкретно плате, работающей с тактовой частотой 7,3 МГц, с малыми токами, ненасыщенным внешним обменом, с легко угадываемыми возвратными токами, которые «текут куда надо каналы и впадают потом, куда надо» — чтобы вот здесь возник хоть какой-то дискомфорт от расположения С3 на расстоянии 10 мм от ножки аналогового питания, а не на расстоянии 5 мм. Я очень внимательно прислушиваюсь к вашим советам, но здесь вижу уже больше рассуждения об общих подходах, чем решение моих задач. А в общем — да, согласен! Если кто будет смотреть на мою плату, как на образец, то я заявляю: вот тот С3 можно подвинуть ближе.
0

Об такую соломку я б не боялся убиться… Сорри за пэинт.
0
Ну, дружище, тут уж кого какие фобии. Я со своим старческим организмом ужасно боюсь, когда что-то между ног :) А 2 дорожки — для меня вообще табу. То есть, проблем с блок.кондерами еще в жизни не встрачал (мож потому что никогда не наглею, ставлю все же. как требуют РТМ-ы), а вот залипы, сопли и разрывы — это да, это имел неоднократно. Потому — пейнт твой мне понравился, но делать я так не буду. При всем уважении.
Там другое. Если уж я (как-то в пылу-горячке) начал тулить снизу элементы (вот и С5 спрятался), то можно было оба кондера С3 и С5 разместить внизу. Тогда они могли бы стать примерно как ты показал, но под платой. Цена — лишняя переходка. Вот, это можно обсудить.
Может и уважаемый evsi тогда даст добро на такую запитку аналоговой части, с ее кварцами-шварцами :)
0
Кварцы от аналоговой части работают у STM-ок (во всяком случае у STM32). Как с этим у MSP-шек я не в курсе.

Из того, что я видел в рекомендациях ST — минимальная длина проводников и по возможности отсутствие переходов в проводе идущем на ногу контроллера. С земляным полигоном ситуация проще, там, обычно, длина проводника минимальна.
0
У сииида нормы 6/6 mill, полный электроконтроль. А Вы в совдепию играете, умываю руки.
0
Хорошо. Извини, если задел своими нормативами. Я продолжаю считать, что 6 милек в рекламе — вовсе не повод именно так и стремиться разводить. Кроме того, не исключено изготовление и не у них.
И спасибо за участие!
0
почему считаете, что 6 милл это реклама? Это конкретные гарантированные нормы. Я бы очень удивился, если бы они при электроконтроле браковали половину плат и переделывали их. Сииидстудио это всего лишь контора принимающая заказы и компанующая их на общие заготовки, а производство идет на серьезном предприятии.
Ваша позиция мне не очень понятна, но моя такова, что надо делать максимально компактно, на сколько позволяют нормы и потом удивляться темам в форумах типа «виснет контроллер при срабатывании реле».
0
Чорд, таки нас сносит на валхаллу :)
Ну почему же, уважаемый коллега, Вы считаете, что вот, приближение кондеров — это спасает отца русской демократии от слетов и зависаний в работе, а увеличение безопасных зазоров — нет? Если я говорю, что у меня в жизни были десятки соплей-разрывов-и-прочей-гадости-свойственной-фраерским-тонким-разводкам, а вот ни разу не припоминаю случая, чтобы вдруг полегчало от приближения блокировочного конденсатора — то что? Вы можете сказать (я поверю на слово), что у Вас вот наоборот?
Я спрашиваю потому, что считаю себя очень посредственным разводчиком. Хочу больше знать. Так что никаких под*бок :)
0
меня в жизни были десятки соплей-разрывов-и-прочей-гадости-свойственной-фраерским-тонким-разводкам
Те платы проходят полный электроконтроль, так что соплей и разрывов там гарантировано нет. Плюс паяльная маска, которая сильно усложняет процесс навешивания соплей в процессе монтажа. И да, смысла увеличивать зазоры именно с целью повысить выход годных никакого нет. Единственное рациональное требование, из-за которого зазоры может понадобиться увеличить — работа с высокими напряжениями и тому подобные задачи.
0
Коллеги, вы меня убедили. То есть, я все равно прислушиваюсь к рекомендациям от производителей, в которых советуют выбирать толщины и зазоры разумно. Но! Но готов перекроить процессорную плату (а параллельно же идет и базовая… просто на нее сношу весь тот опыт, который получаю от вас в наших дискуссиях). Только прошу еще вашего совета: хорошо, если говорить о разумных правилах, то все равно ведь 0,15/0,15 — это не решение? Вот в такой, скажем, не напряженной плате, какой бы вы посоветовали выбрать основной размер дорожки/зазора?
А если предположить, что все же прототип может ЛУТиться — пусть не я сам, но какой-нибудь ас среднехорошено уровня. Тогда будет иначе?
Что скажете?
0
А Вы, в первую очередь, скомпануйте значимые детальки, а там будет видно, может и не пригодится 0.15/0.15. Зазор не вижу смысла делать больше 0.2, что уже больше гарантированного. А дорожки любые делайте, как нравится. Ну можете под ЛУТильщика скорректировать.
Да и 0.15/0.15 это на совести китайцев, это не совок — не позвонят и не скажут переделать т.к. у них не выходит.
0
Для обычных плат 0.2 дорожка/0.15 зазор. Для плотных — 0.15/0.15. Такие нормы легко делаются в домашних условиях фоторезистом. Думаю и лутом проблем быть не должно.
0
Для ЛУТа лучше зазор увеличить. Но 0.2/0.2 и 0.2/0.3 получаются без проблем. Правда, там проблемы с маской и протягивая дороги под SMD легко насажать соплей при монтаже.
0
Что ж, не поленюсь порефакторить с учетом ваших советов, уважаемые.
0
Вот, чтобы можно было сравнить, даю фрагмент платы возле кварца. Размер конденсаторов я все же не менял, но в силу того, что аналоговые и цифровые земли и VCC нашего МК я соединяю прямо под МК, не вижу смысла в наличии двух конденсаторов С4 и С5. Важнее подтянуть один из них к ногам МК. Верно?
Поэтому выбросил С5 (и не стал перенумеровывать, чтобы не путать уважаемых экспертов) — но за счет отодвигания связей к кварцу смог поставить оставшийся «за всех» С4 прямусенько к ногам МК (ограничил лишь тем, насколько удобно будет паяться возле корпуса МК).
DRC ругается только на 0,35 мм между выводами МК, но нигде в остальных местах нет меньше 0,5. Ну, вот так как-то.

0
via возле третьего пина поставить и С4 выровнять по вертикали с U1 — вот чего остается желать. Уверен что не понадобится монтировать остальные блокировочные емкости.
0
Да, виа — это точно нужно. Сразу выводы VSS с конденсаторами и полигоном соединяются.
Ну, вот так получилось.
0
Прилично уже. Если имеете паранойю еще можете добавить пару via ниже.
0
соплей и разрывов не припомню, единственное что было — на топе передвинул немного via и на ботоме она сьехала с земли на другую цепь, не приметил сразу — плата не маленькая (15*20, ~400 компонентов), так и заказал… Но это чисто мой косяк.
Влияние близости блокировочного конденсатора наблюдал на осциллографе, отлично видно. Но это был не МК, а шустрые компаратор и ОУ. С тех пор я не вижу смысла делать не лучшим образом, хотя и предполагаю что этого вообще нигде не видно будет.
0
Мы одновременно написали. Мой вопрос — см. выше.
0
Обновил: добавил фото 3-мерной модели обеих плат вместе. Как всегда, такое моделироване позволило выявить еще чуток неудобностей. В частности, на нижней плате диодный мостик (по питанию) запросился на нижнюю сторону. Но в обшем, играться уже некогда, после выходных отдаю в изготовление.
0
Очень реалистично. Где изготовление?
0
Закажу. Сам я такие платы не делаю, да и не хочу учиться. Сейчас приготовил герберы, в понедельник отправлю. Здесь, в Киеве, где мне делают практически все мои чистовые платы (в прошлый раз просрали с металлизацией переходок, поэтому я слонские размеры поставил, нах рисковать). Делают быстро.
А сииид студия от меня не убежит. Надо все же запустить макетки.
0
Подправил рисунки по последней версии, которую заложил в герберы.
0
Погодь, ну если аналоговая часть МК вообще не работает
У некоторых микроконтроллеров аналоговая часть занимается еще и тактированием, в частности кварцами.
0
Вместо D6D7 можно воткнуть встречнопараллельный двухцветник.
0
  • avatar
  • Vga
  • 02 октября 2013, 18:40
Красиво. Я никогда не юзал.
Если уж речь пошла о таких мелочах, то с радостью поглаживаю животик и отмечаю, что коллеги, в общем и целом, одобрили мой труд. А уж мелочи… Оставить для рацпредложений :)
0
А где это можно заказать эти платы по баксу за штуку?
0
www.seeedstudio.com/depot/
Но учти: меньше 50 басков заказ доставляется за бабки. Я не знаю, за какие, но десяток плат за 9,90 не купишь :(
0
Чета та так много всего, что даже непонятно куда тыкать и где там заказывать. По английски переписка с ними чтоль? Я так понял это заказ прям в китае?
0
Ну, поищи по форуму, если там сложно понять. Что я буду тебе пояснять, если ни разу не заказывал сам? Наговорю всякой ерунды...
Но да, в Китае. Да, по английски. Присылаешь файлы, платишь бабки, они делают и присылают платы. А какие варианты?
0
А какие там у них минимальные ширина проводник/зазор и минимальный диаметр отверстия?
Чтото не нашёл.
0
0,15/0,15, более точно смотри вот здесь
0
Что такое тепловые барьеры и где они на плате?
А лучше скажите в какой книге об этом написано.
0
Справа внизу ряд отверстий, в том числе подключенных к сплошному полигону. Они подключены тонкими перемычками, а не непосредственно к полигону. Такое подключение и называется тепловым барьером. Его смысл в том, что при пайке тонкие проводки недостаточно хорошо проводят тепло и нагревается только площадка вокруг вывода, а не весь полигон.
0
Спасибо, теперь буду это правильными словами называть)
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.