Макетка для CPLD

Тестовая платка для быстрого макетирования ПЛИС фирмы Альтера. Предназначена для CPLD EPM3032A или EPM3064A в корпусе TQFP44.




Кроме самой CPLD DD1 на ней установлены LDO стабилизатор DD3 и драйвер кварцевого генератора DD2. Для установки кварцевого резонатора предусмотрена панелька J3. По даташиту для генератора гарантируются частоты 15 кГц — 28 МГц при выходном токе до 24 мА.
Предусмотрено быстрое соединение входов тактирования CPLD (GCLK1 и GCLK2) и выхода кварцевого генератора (QCLK) джамперами J4, J5.
Для программирования на плате имеется разьем JTAG интерфейса J2.
Расположение внешних выводов J1 соответствует корпусу DIP-40. Выведены (здесь нумерация по DIP-40, шелкография по TQFP44) все 34 I/O вывода, имеющиеся в корпусе TQFP44. Выведены также по паре выводов GND (1, 40) и VIN (20, 21). Еще по выводу занимают выход стабилизатора VCC (19) и выход тактового генератора QCLK (39).





Нагрузочная способность стабилизатора меньше возможной нагрузочной способности всех выводов ПЛИС, поэтому выход VCC может служить и входом для внешнего стабилизатора. Входы VIN при этом следует оставить незадействованными.

Приложены:

CPLD.zip — печатка в lay6;
circuit.png — увеличенная схема;

Update 21.02.2015

Часть 1, умощнение стабилизатора:

Небольшое добавление к схеме стабилизатора питания. Связано оно с тем, что примененный LDO стабилизатор NCP551 имеет нагрузочную способность всего 150 мА. Если CPLD выполняет чисто логические функции этого обычно хватает. Но может не хватить при сильноточной нагрузке.
Стабилизатор можно усилить внешним PNP транзистором. Тогда нагрузочная способность будет равна максимальному коллекторному току транзистора.



Схема взята из даташита стабилизатора и особенностей не имеет. Максимальный коллекторный ток транзистора MMBT4403 равен 500 мА.
Немного о выборе сопротивления резистора R3. При малом токе потребления, падения напряжения на резисторе недостаточно для открытия транзистора и транзистор закрыт. Весь ток течет через стабилизатор. При увеличении тока падение напряжения увеличивается, и в какой то момент начинает приоткрываться транзистор. Сопротивление резистора R3 должно быть таким, чтобы транзистор начинал открываться при токе ~ 90 мА. Напряжение открывания транзистора можно узнать из даташита.



Для расчета сопротивления R3 применяется формула Ома для участка цепи:
R3 = U_BE / I_R3, где
  • U_BE — напряжение открывания тразистора VT1;
  • I_R3 — ток, при котором транзистор должен начать открываться;
Если взять U_BE = 0,75V и I_R3 = 0,09A, получим R3 ~ 8,4 Ома. Можно выбрать ближайший стандартный в сторону увеличения. Например при R3 = 10 Ом, открытие транзистора начнется с тока 75 мА.

Приложено:
CPLD_Power.zip — доработанная печатка в lay6.

Часть 2, упрощение печатной платы:

Первоначальный вариант печатки получился двусторонним, с большим количеством переходных металлизированных отверстий. Изготовить ее в домашних условиях проблематично. Поэтому был разработан упрощенный вариант.
Все детали расположены со стороны проводников, с обратной только шесть перемычек. К сожалению из-за наклонного размещения микросхемы, не удалось уложиться в габариты DIP-40, плата на 2,54 мм шире.
Также пришлось отказаться от выделенного JTAG разьема J2, теперь программировать CPLD нужно через контакты краевого разьема J1.
Быстрое соединение входа тактирования CPLD и выхода кварцевого генератора джампером осталось только одно, для входа GCLK2 (J4).
Стабилизатор сразу умощнен транзистором.



Приложено:
CPLD_NEW.zip — упрощенная печатка в lay6.
  • +5
  • 29 ноября 2014, 12:28
  • anakost
  • 4
Файлы в топике: CPLD.zip, circuit.png, CPLD_Power.zip, CPLD_NEW.zip

Комментарии (26)

RSS свернуть / развернуть
Нагрузочная способность стабилизатора меньше возможной нагрузочной способности всех выводов ПЛИС
А у нее разве не лимитирован предельный ток шин земли и питания? Или он тоже превышает возможности стабилизатора?
0
  • avatar
  • Vga
  • 29 ноября 2014, 16:28
При 12В питания, 23-5 вытянет ли >30мА? не говоря уже о 100.
0
Почему обязательно 12В? Может я на вход 3.7В подам.
Впрочем, стабилизатор скромнее, чем я ожидал — всего 150мА. А предельно допустимый ток через питание ПЛИС не указан — только «25мА на пин» (разве что если это и к пинам земли/питания относится...).
0
anakost , это всё очень замечательно, конечно. Но вижу на Вашей макетке один небольшой косячёк: хотя бы несколько линий I\O стоило бы оборудовать внешними подтяжками, потому как макс3000 не имеет в буферах пулл-аппов, по-этому на Вашей макетке будет проблематично использовать пины цплд как входы. Сложно, но можно, резисторы нужно будет не забывать прикручивать к плате каждый раз.
0
Резисторы Pullup входят в опцию входных/выходных каскадов. Читайте внимательнее…
0
И триггеры шмидта для входных каскадов, надо только поставить галку в конфигураторе…
0
я очень внимательно читаю даташит и смотрю на структуру I\O-буффера и не вижу ни подтяжек, ни триггера Шмита(
0
Вот так конфигурируется один пин:

«Weak Pull Up» включает подтягивающий резистор на питание (обязательно нужно на кнопочках, чтобы не болтались в воздухе и не ловили наводки).
«I/O Standart» — возможно только два случая — наличие или отсутствие триггера шмитта (очеyь нужная функция — триггер шмитта нужен практически всегда).
0
Не указал источник, взято отсюда — «Графический дизайн в Quartus II v10.1 для начинающих.»
0
смешно уже просто. этот источник — мимо, потому как там MAXII. совсем другое семейство. попробуйте открыть даташит на тот чип, который у Вас будет на макетке, по-сравнивайте, много нового узнаете.

я так уверенно говорю, не потому что буквоед какой-то, знаток даташитов, а потому что сам когда-то делал плату с макс3000 и наступал на эти грабельки) на плате были кнопки, я их не подтянул, ну и, как следствие, не смог в дальнейшем нормально использовать. у Вас же не всё так фатально, просто придётся озаботиться дополнительными внешними резисторами.
0
Да, дествительно, на попытку открыть Rtsource Property Editur Для MAX3000A Quartus ответил:
Family isn«t supported in Rtsource Property Editur. Засада!
Ну да ладно, все равно на DIP40 нет места для подтяжек.
0
Мне виделось основное предназначение этой макетки — быть совместимой с bredboard b стандартными панельками…
0
Занятная плата. А я что-то захотел вот так заморочиться — больше для обучения подойдет:

0
Где тактовый генератор?
0
В середине платы выведены 4 гнезда. Туда можно будет воткнуть платку дополнительную.
Хотелось большей универсальности в выборе источников тактирования. Может заблуждаюсь…

0
когда-то тоже паял макетки на текстолите
0
У каждого члена сообщества должна быть своя макетка :)
Может стоит собрать все макетки (схемы, платы, описания) в одно место.
0
увидел и не смог удержаться.

Стоит ли овчинка выделки???

адын

джва
0
Аяяй, самое главное забыли...
0
Если повернуть микруху на 45 градусов, то скорее всего получится избавиться от второй стороны печатки.
0
И в необходимую ширину платы она уже не влезет.
0
Влезет, куда она денется то, она же маленькая! we.easyelectronics.ru/plis/modul-fpga-dlya-pinboard-ii-svoimi-rukami.html
А автор молодец! возьмем на вооружение, я в свое время на выпаивал EMP3032 штук 20, теперь будет куда приладить.
0
Учитывая комментарии внес дополнения в статью (Update).
0
Для умощнения я бы заложил транзистор в корпусе SOT-89, места хватит и под него, и под маленький коллекторный полигончик. Транзисторы в SOT23, я подозреваю, полампера держат только в насыщении, а в стабилизаторе он в линейном режиме будет.
0
Все правильно, хотя у меня CPLD всегда служит для быстродействующих логических операций. Принцип умощнения транзистором следует рассматривать как пример, расчет БЭ резистора я привел. Если кому-то понадобится, сможет применить и в корпусе SOT-89.
0
Работает :)


0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.