Сёркиты

Вебинар Рика Хартли про землю в печатных платах — это своего рода база в среде продвинутых электронщиков. Если у кого-то возникает какой-то вопрос, почти всегда находится человек, который рекомендует его посмотреть. Я добрался до него совсем недавно (даже нашел русскую озвучку) и наконец-то осознал многие вещи, которые раньше не понимал. Одно дело — читать, что для ЭМС лучше располагать GND via рядом с via цифрового сигнала, и совсем другое — понять, почему и как именно это помогает. Ключевая мысль всего вебинара — ток это не просто движение электронов по дорожкам. Ток — это движение электромагнитной волны в диэлектрике между двумя проводниками. Эта мысль не сразу укладывается в голове, но на ней строится практически весь вебинар: её подробно объясняют, иллюстрируют, разворачивают с разных сторон, и в какой-то момент всё становится интуитивно понятно. В универе у нас был курс по электродинамике, где мы изучали распространение волн в волноводах (грубо говоря, это металлическая трубка). Дорожка на печатной плате — это своего рода частный случай волновода, только без боковых стенок. Верхняя стенка — дорожка на печатной плате, нижняя — полигон земли. Однако если полигона нет, то волна будет распространяться между сигнальной дорожкой и дорожкой земли — где бы она ни находилась. Если дорожка земли на другом конце платы, то волна дойдет и до него. Соответственно, электромагнитное поле сигнала будет распространяться по всей плате — со всеми вытекающими последствиями. Отсюда и все эти странные stakup'ы печатных плат, где 2 внутренних слоя отданы под землю, а питание с сигналами разведены на внешних. Свою последнюю 4-х слойную плату я пытаюсь спроектировать именно таким образом, и это намного сложнее, чем привычный стек: сигнал-земля-питание-сигнал. Но, думаю, оно стоит того.

Я просто в восторге, как нейросети могут закрывать слабые стороны. Работа с 3D моделями у меня всегда плохо шла, но иногда нужно добавить на плату какой-нибудь модуль, деталь или компонент. И вот некий Ragnar сделал мне нужную модельку всего за 2 минуты!

🤖 LTspice + AI Agent за 15 минут Как за 15 минут создать Skill для AI агента, который превращает SPICE-код из интернета в готовый символ для LTspice? Это не просто ролик про LTspice. Это практический разбор того, как превратить AI из "чата для вопросов" в собственного персонального агента. То, что часто продают в курсах по AI за десятки тысяч рублей, здесь разобрано бесплатно. [ СМОТРЕТЬ ВИДЕО ] Тормозит Ютюб? Не беда! Видео также есть на платформах: VK Видео | Rutube | Яндекс.Дзен | подписывайтесь на @embeddemy | #AI #LTspice

Девайсы, которые питаются от USB достаточно распространены. Разрабатывая еще один такой я столкнулся с дилеммой: -По стандарту USB, максимальная емкость на линии VBUS не должна быть больше 10мкФ -Для прохождения сертификации на EMI conducted emissions мне нужен фильтр с 47мкФ на линии VBUS Ферритовая бусина, которая между входом VBUS и C 47uF не считаем за полноценный разделитель. И вот что делать? Ставить ограничитель пускового тока? Но что-то я не замечал их в других устройствах. Да и 47мкФ конденсаторы я тоже не замечал. То ли просто не обращал внимания, то ли все банально забивают на это. Либо я чего-то не понимаю?

В даташите на один акселерометр увидел рекомендацию:

развязывающие конденсаторы по питанию (100нФ керамика, 10мкФ алюминий) должны быть как можно ближе...

Вроде стандартная рекомендация, но почему 10мкФ указан именно как алюминиевый? Даташит 17 года. Почему не керамика? У меня было два разных предположения и я решил спросить у нейросетей. Забавно, но ChatGPT и Claude дали два разных ответа, каждый из которых совпадал с одной из моих версий. ChatGPT: Низкий ESR у керамического конденсатора может привести к возбуждению на внутреннем регуляторе датчика и ухудшению стабильности питания. Алюминиевый конденсатор имеет больше ESR, которое выступает как демпфер. Кроме того, у алюминиевого конденсатора 10мкФ стабильны и не снижаются от напряжения или температуры. Claude: На момент написания большинства даташитов на подобные компоненты (и сейчас тоже) 10 мкФ керамика была либо дорогой, либо недоступной в малых корпусах. Функционально это рекомендация по ёмкости, а не по типу диэлектрика. Как вы думаете, кто из них прав? 👾 - ChatGPT 🐳 - Claude Лично я склоняюсь ко второй версии.

IPC-7711/7721B Rework, Modification and Repair of Electronic Assemblies #IPC

Защита от короткого замыкания кажется не очень сложной задачей. С этим уже сталкивалось много людей в интернете - там полно схем, да и в добавок есть разного рода интегрированные решения на чипах. Веселее становится, когда начинаются какие-то дополнительные детали. Я думал над одной такой защитой, пытаясь сделать что-то в меру простое, в меру дешевое, в меру умное и достаточно надежное. Получилось два варианта: один на дискретных компонентах (о нем я, кстати, рассказывал в этом посте) и один на микросхеме от TI. Мой коллега, посмотрев на мои ухищрения, искренне удивился и сказал: "Че ты херней занимаешься, поставь резистор 1206 10 Ом, у тебя там потребление тока в нормальном режиме - пару десятков мА". Аргументы с моей стороны, почему это не канает, не заставили себя ждать: нет контроля тока, нет прерывания для хоста, разное падение напряжения, да и вообще - это же РЕЗИСТОР. Во время дебагинга по отдельности всё работало отлично. Но вот вся система в совокупности работала не так, как я ожидал. Одно тянуло за собой второе, второе - третье, а из-за третьего вся моя защита была бесполезна для типичного usecase. После продолжительного времени, осознавая, что time-to-market сейчас важнее прерывания, а само КЗ можно задетектить с помощью софта, я сдался: снял обе свои защиты и поставил этот чертов резистор. У нас вообще какое-то очень предвзятое отношение к резисторам, как будто они не наши бро. В вопросах протекания тока мы редко о них думаем, потому что подсознательно помним, что они греются, на них падает напряжение, а максимальный ток ограничен. Так, недавно на другой моей плате был DC-DC на 7.5В для цифровой части, и с него же через LC фильтр шло 7.5В для аудиочасти. Требований по чистоте звука позволяли не сильно заморачиваться с вопросами фильтрации. Но DC-DC, как назло, при определенном соотношении входного и выходного напряжений, при низком потреблении выдавал большие пульсации. Их удалось сгладить и уменьшить, но LC фильтр оказался бесполезен: его частота среза была вышел частоты пульсаций. А чтоб ее срезать нужно либо сильно увеличивать индуктивность, либо - емкость. Ничего из этого делать не хочется. И вот я вспоминаю эту историю с 10 Ом резистором и понимаю, что тут это тоже будет идеальным решением: потребление тока - десятки мА, а частота среза будет с запасом. Не нужно будет даже емкость увеличивать. В общем, зря я задвигал резисторы на задворки своего сознания. Надёжность часто живёт в простых вещах.

Как же классно, что в электронике мы договорились про стандартные кварцы! В USB дефолтные 24 МГц, в Ethernet абсолютно стандартные 25. Для GNSS-микросхем 26, а для тюнеров типа RDA5815 — 27. Удобный и красивый последовательный ряд (а поезда там есть?), а если тебе нужно всё это одновременно — ну, в STM32 есть три ФАПЧ как раз для тебя. Или грядка кварцев (или кварцей? всегда интересно было): у тебя как раз BOM был слишком короткий, не забудь про кондёры к кварцам — кстати, они тоже стандартные. Можешь ещё клоковые домены посинкать, если скучно было. А, или можешь запустить один ФАПЧ на 70.2 ГГц (НОК этих частот), и делить! Прекрасный кварц для STM32, клистрон и кафедра СВЧ прилагается. Главное, забудь про LoRa, там 32, это не твоя полянка, это на Новый год. Зато ничего не влияет друг на друга (наверное).

Пока что самообразованием получается заниматься только так 🙃

Хочу поделиться серией индуктивностей FTC от производителя cjiang, которая регулярно применяется в моих проектах. Преимущества данных компонентов заключаются в следующем: — компактные габариты; — экранированная конструкция; — низкая цена; — высокая повторяемость параметров. На поперечном разрезе, классическая конструкция: сердечник, намотка и заполнение металлическим порошком. В целом, линейки индуктивностей от cjiang демонстрируют высокий уровень качества.

Мой одногруппник достиг успеха и уже делится своим опытом в вебинарах! Поразительно!

"Красота электроники в тех решениях, которые она позволяет находить."

Согласно теории радикалов характеров, люди с эмотивным типом - синтезируют решения из того, что уже есть, а с шизоидным - создают что-то новое. Я принадлежу к эмотивному типу и с завистью смотрю на шизоидов. И вот когда вижу такие необычные решения, мне кажется что это сделал шизоид и буквально восхищаюсь как он так додумался!

Piotr Konstantinov в LinkedIn: Будьте осторожны с температурой при перепайке индукторов, используя тольк паяльный фен без нижнего подогрева. Излишний перегрев может повредить лаковую изоляцию и вызвать замыкание между витками. Именно с такой проблемой я столкнулся с компонентом на фото.

Забавная история от Joost Brilman:

Это короткая история из практики о том, как небольшая деталь привела к ненужным проблемам с электромагнитными помехами (EMI).

Нидерландская инженерная компания разрабатывала новую систему, которую нужно было установить до строгого дедлайна, иначе грозил штраф в шестизначную сумму. К сожалению, система не прошла EMC-тестирование из-за чрезмерного уровня излучения, что поставило под угрозу своевременную поставку. Инженеры не знали, как найти источник проблемы. Мы следовали такому плану: ⏺️Ревью печатный платы для выявления возможных источников излучения ⏺️Измерение EMI для подтверждения ⏺️Использование полученных данных для улучшения разработки Шаги 1 и 2 показали, что излучение вызывал дебаг порт, который активно передавал значения внутренних регистров. Он был очень удобен во время разработки, однако когда отладочный кабель не был подключён, структура печатной платы начинала работать как отличная антенна для гармоник тактовой частоты 48 МГц — особенно в диапазоне 400–500 МГц. Когда инженеры отключили дебаг конфигурацию в программе, излучение исчезло, и дедлайн удалось соблюсти.

Чем меньше знаешь, тем быстрее market entry time Давно не писал. Надо наверстывать, поэтому сегодня будет технический пост вместо soft-skills. Поделюсь недавним кейсом по теме переходных отверстий. 1 Контекст Сейчас занимаюсь разработкой платы с процессором i.MX под Linux. Есть требование сделать габариты как можно меньше. К i.MX подключаются DDR, eMMC, видеопотоки, в общем классический high-speed design. High-speed дизайн сразу накладывает ограничения на выбор переходных отверстий. High-density design в моем случае вынуждает быть еще более придирчивым к переходным отверстиям. 2 Теория Если нужно прокинуть сигнал с Top Layer на Bottom Layer, можно использовать простое сквозное переходное отверстие (through-hole via). Но если сигнал идет с Top Layer на какой-нибудь внутренний слой, у такого via остается незадействованный участок. Этот «хвост» занимает не только драгоценное место, но и начинает работать как маленькая антенна, вызывая переотражения. Чтобы таких «хвостов» не было, используют отверстия, которые проходят не через всю плату: • для прокидывания сигнала между парой соседних слоев используют microvia; • если нужно с внешнего слоя уйти сразу на несколько слоев глубже, вместо нескольких microvias используют blind via; • если переход между несколькими слоями внутри платы, то buried via. Эти особенные отверстия можно располагать по-разному: • cтавить друг над другом, получается «колодец»: stacked конфигурация. • разносить на каждом слое, получается «лесенка»: staggered конфигурация. Stacked, конечно, самый дорогой вариант, зато дает максимальную плотность и компактность трассировки. Всегда я делал «лесенку», а тут решил сделать «колодец», ибо места мало и бюджет позволяет :) И вот тут всплыл нюанс. Честно говоря, у меня изначально была интуитивная неприязнь к «колодцу» и интуиция меня не подвела. ⛔️3 Практика Китайцы сделали пилотную серию с «колодцами» без всяких вопросов. Но мой любимый риск-менеджмент перед массовым производством триггернул меня пройти DFM анализ у локальных европейских производителей. Европейский производитель на DFM анализе сказал, что buried via рискованно использовать в стиле «колодец». Чтобы снизить риск, buried рекомендуют относить немного в сторону и делать «лесенку». Скажу больше, начал копать и нашел статью от Cadence, где рекомендуют максимум два microvia в стиле «колодец». Начиная с трех уровней надежность уже сильно зависит от материала, геометрии, качества заполнения и теплового профиля. Отдельно подчеркивается, что microvia не стоит ставить «колодцем» прямо на buried via: такой способ особенно склонен к растрескиванию, поэтому там лучше делать смещение и уходить в «лесенку». 😩4 Мораль басни Внутренний ребенок хочет свалить все на безбашенных китайцев или поверить в их технологическое превосходство. Внутренний родитель хочет пожурить за то, что проигнорировал интуицию и не перепроверил технологию перед внедрением. А внутренний взрослый смотрит на дизайн готовой рабочей платы с сотней «колодцев» и морально настраивается на переговоры и переделки. Справедливости ради я встречал много дизайнов с технологией полного «колодца», так что пост не из рубрики "косяки"....но когда встает вопрос личной ответственности всегда тяжело игнорировать уже известные риски. Оптимальным нашел следующий путь: отодвинуть только buried via, microvia оставить в позиции «колодца». Если время будет позволять, отодвину microvia тоже. P.S. Иллюстрация будет в комментариях. | подписывайтесь на @embeddemy | #high_speed #via #dfm

В одной дев борде нашел интересную и простую схему ORing'a на мосфетах. На шину VDD5 подается питание от одного из источников (VBUS или VDD5_J1), а если подключены оба, то приоритет у VDD5_J1. Учитывая недостатки у аналогичной схемы с мосфетом+диодом с одной стороны, и дороговизну PowerPath контроллеров с другой стороны, то такая схема выглядит как отличный компромисс. Или же у нее всё-таки есть недостатки?

Кристалл современного процессора может разогреться с 30 °C до 100 °C меньше чем за миллисекунду. Масса кристалла — доли грамма, тепловая ёмкость кремния небольшая, поэтому энергия, выделяемая транзисторами, очень быстро повышает температуру локальных участков. Причина — высокая плотность мощности. Внутри ядра существуют «горячие зоны» площадью всего несколько квадратных миллиметров, где плотность тепловыделения может достигать десятков или даже сотен ватт на квадратный сантиметр. При этом тепло сначала концентрируется в тонком слое кремния толщиной порядка сотен микрометров. Дальше тепло должно пройти длинную цепочку: кремний → подложка → припой или TIM → теплораспределительная крышка → термопаста → радиатор. На каждом этапе есть тепловое сопротивление и тепловая ёмкость, поэтому возникает заметная задержка. Радиатор может оставаться почти холодным, когда внутри кристалла уже формируется перегрев. Поэтому современные процессоры используют не только реактивное, но и предиктивное управление температурой. Контроллер питания отслеживает активность блоков, токи и напряжения и заранее ограничивает частоту или напряжение, если ожидается рост мощности. Получается, что троттлинг часто срабатывает ещё до того, как радиатор заметит изменение температуры. С точки зрения пользователя это выглядит как мгновенное ограничение частоты, но на самом деле это механизм защиты от очень быстрых локальных перегревов, которые физически невозможно отвести системой охлаждения в реальном времени.

В продолжение темы о запасах, на канале ALCHY есть видео про напряжение для МОСФЕТов. Началось всё с того, что в комментариях под видео о том, как Vds может оказаться меньше номинального писали, мол надо просто брать транзистор с достаточным напряжением и всё будет зе бест: не страшны ни выбросы, ни derating. Но автор оспаривает эту популярную практику.

Нормальный инженер берёт транзисторы с очень хорошим запасом по всем фронтам - минималка 20%, а лучше 50 или 100.

Тут запас 35% рассматриваешь как повод для экстремального внимания к условиям и обвязке. А вы "10%".

-чувак ты с каких гор слез, бытовуха 30...100% запас, оборонка 200...500% и более!

Почему нельзя просто взять МОСФЕТ с запасом, например, х2? По большей части из-за того, что сопротивление канала Ron растет пропорционально напряжению пробоя Vds в степени 2.5. Выбирая транзистор с напряжением 200V вместо 100V можно получить рост сопротивления в 6 раз со всеми вытекающими издержками. В меньшей мере из-за рост паразитных емкостей, размеров и конечно цены. Последние два пункта особенно важны для коммерческих девайсов из конкурентной среды. Одна из главных мыслей видео в том, что бороться нужно не с последствиями (выбросами напряжения большой амплитуды), а с источником проблемы (паразитные составляющие из-за которых выбросы происходят). Например, старыми добрыми снабберами или затворными резисторами. С этим и с тем, что слепой выбор "запаса" - не гарантия хорошего дизайна я полностью согласен. За подробностями рекомендую глянуть видео, там есть и другие интересные моменты. Например, когда большой запас всё-таки ОБЯЗАН быть.

При разработке электроники, всегда принято брать какой-то запас. Запас по току, мощности, напряжению. Есть очень устойчивое мнение, что при выборе керамического конденсатора стоит выбирать его номинальное напряжение с запасом в 2 раза. Тогда, точно не будет проблем. Когда я писал подробную статью про DC bias в MLCC конденсаторах, то убедился что это мнение ошибочное. Можете посмотреть 5-ый график в статье, но если коротко, то:

Запас по напряжению не гарантирует снижение DC-bias. У многих конденсаторов емкость падает по экспоненте. И разница между 16В и 50В только в том, как далеко уйдет хвост экспоненты. Если вы работаете на 3.3В или 5В, то емкость всё равно может упасть на условные ~80% какое бы номинальное напряжение не стояло. DC-bias зависит не от него, а от "плотности" емкости. Поэтому лучше всегда проверять график на сайте производителя. Ну или выучить какую емкость на какой типоразмер целесообразно использовать.

Из своей насмотренности я использую следующие типоразмеры: 0402 - до 1мкФ 0603 - от 1мкФ до 4.7мкФ 0805 - от 4.7мкФ до 10мкФ 1206 - от 10мкФ до 22мкФ Понятное дело, что это условное разделение и пограничные значения требуют проверки графиков на сайте производителя. Что иногда бывают ситуации, когда целесообразно выйти за эти рамки и т.д. Но в целом, если мне нужно поставить условные 2.2мкФ, то по дефолту я начинаю рассматривать 0603, если нет причин использовать другой размер.