Антивибрационный конденсаторы

Вибрация - не самое приятное явление. Чаще всего она встречается в автомобилях, но помимо них вибрируют еще и различные станки, роторы, коптеры и т.д.
Наибольшей опасности подвергаются большие и высокие компоненты, которые нужно как-то дополнительно фиксировать для большей устойчивости.
Электролитические конденсаторы как раз попадают в эту зону риска. Они круглые, с большим диаметром и относительно большой высотой.
Самый простой способ повысить вибрационную стойкость - это закрепить компонент клеем. Залил клей вокруг конденсатора и погнали. Но, очевидно, это усложняет технологический процесс, особенно если планируется какая-то серия.

Не менее простой способ - подобрать "антивибрационный" SMD-конденсатор. Он отличается от обычного электролита несколькими вещами:

- Имеет более высокое пластиковое основание. А иногда даже основание специальной формы с дополнительными опорами.
- Имеет "усиленную" контактную площадку в виде креста.
- В некоторых случаях имеет специальную внутреннюю структуру контакта.

Я как-то использовал такие конденсаторы в своей разработке, но проверял их на вибрационную стойкость только своим пальцем. Они не произвели на меня впечатление очень надежных ребят, но по словам производителей, "усиленные" пластиковые основания и контактные площадки повышают вибрационную стойкость в 3 раза, а диапазон вибрационных частот расширяют с 1 - 55 Гц до 1 - 2000 Гц.

Некоторые производители добавляют еще и прорезиненный слой между внешней контактной площадкой и внутренним выводом конденсатора. Идея такая же, как и у MLCC-конденсаторов с технологией Soft Termination: резиновый слой выступает как демпфер при вибрациях.

Ну и на последок, производители для антивибрационных конденсаторов используют твердый полимер вместо жидкого. Помимо лучшей устойчивости по сравнению с жидким, он имеет меньший ESR, больший ток пульсаций и большую удельную емкость. А это значит, что для одного и того же дизайна, конденсаторов с твердым полимером нужно будет а) меньше и б) их размер будет тоже меньше. Следовательно, вибрация для них представляет меньшую опасность.

У Panasonic есть антивибрационные конденсаторы почти на все серии. Из известных, такие конденсаторы также производят KEMET и Chemi-Con.

Чем покрывать плату? HASL или ENIG?
У меня ответ всегда простой. Если на плате есть BGA или микросхемы с шагом 0.5мм и меньше, то ENIG. Если нет, то HASL.
Подробнее о различиях между этими двумя покрытиями пишет ГРАН👇

Долгое время я думал, что номинал нагрузочных емкостей для кварцевого резонатора микроконтроллера - это просто значение из даташита. Если там написано, что Load capacitance = 10pF, то значит надо ставить 2 конденсатора по 10пФ по бокам от резонатора. Но оказалось, что это не по науке.
По науке Load capacitance и номинал нагрузочных конденсаторов - это немного разные цифры. И последние надо считать по формуле.

Формула: CL = (C1 * C2) / (C1 + C2) + Cstray

CL - это Load capacitance из даташита
C1, C2 - номиналы емкостей, которые ставим на плату
Cstray - паразитная емкость дорожек и пайки.

Cstray обычно 2 - 5 пФ. Чтоб не заморачиваться с подбором, можно воспользоваться калькулятором.
В целом всё и так всегда работало, но идея в том, что эта нагрузочная емкость влияет на точность частоты. Если фактическая емкость слишком высока, кварц будет колебаться медленнее. Если емкость слишком мала, кварц будет колебаться быстрее.

Как-то раз на собеседовании у меня спросили про отличие I2C и SPI интерфейсов.
"Изи вопрос" подумал я и уверенно ответил, что SPI быстрее, чем I2C.
Последовавший вопрос "Почему?" я ожидал меньше всего и, откровенно говоря, он застал меня врасплох.
Какая в конце концов разница - почему?! Один быстрее, другой медленнее. Разве этого не достаточно?
Я пытался как-то выкрутиться, сообразить по ходу дела, но так и не смог выйти достойно выйти из ситуации.

После собеседования я всё-таки загуглил и теперь вот могу написать небольшой пост😀

На картинке изображено внутреннее строение драйверов SPI и I2C.
То, как они выглядят внутри микросхемы.
I2C - это open drain, т.е. он имеет внешний подтягивающий резистор (обычно 2.2к - 10к).
SPI - это push-pull, т.е. никаких резисторов в драйвере нет.

Поскольку дорожка, по которой идет сигнал, обладает паразитной емкостью, то чтобы переключить напряжение из логического 0 в логическую 1 нужно зарядить эту емкость.

В топологии I2C ток заряда ограничивает подтягивающий внешний резистор.
В топологии SPI ток заряда ограничен только внутренним драйвером.
Поэтому SPI и быстрее.

P.S. То собеседование я так и не прошел и вместо Казахстана уехал в Молдову🥲

«Всё лишнее отгорит» - любил говорить один из моих великих коллег и учителей. Сегодня произошла как раз такая ситуация. Включаю 3.3В - КЗ. Долго копался, ничего не нашел. Увеличил допустимый ток на источнике и диод сгорел.
Все заработало😀 а лишнее отгорело.
Отгорело так, что аж корпус треснул

Коллега развлекается.
Ставь 🤡, если тоже так делал

С точки зрения HW дизайна, I2C это супер простой интерфейс.
Всё что нужно сделать - это провести две дорожки между мастером и слейвом, затем подключить к ним два подтягивающих резистора.

Но будет ли всё так же просто, если слейвов больше одного?
Сколько их можно безболезненно цеплять на линию: 10, 30 или может 300?
Об этом супер коротко и наглядно в небольшой заметке, в продолжение темы I2C интерфейса.

Напоследок хотел бы добавить комментарий коллеги о надежности и удобстве I2C.

I2C -- вообще один из самых поганых интерфейсов. Нет чёткого стандарта, каждый производитель делает по-своему. Много разных состояний шины, которые надо правильно обрабатывать в софте. Любое устройство может повесить шину. Видел даташиты в которых так и написано, типа наш сенсор иногда вешает I2C шину. I2C при реализации в микроконтроллере требует использования прерываний (UART, SPI часто могут работать через DMA).

А ещё I2C много потребляет из-за резисторов. Один раз так прокололся - поставил акселерометр, который работает от единиц мкА а в момент считывания данных ток потребления подскакивал до 1мА.

Я не в первый раз слышу подобные высказывания, коллега с прошлой работы говорил что-то в том же духе, когда мы делали систему, в которой разные девайсы связывались по CAN и параллельно по I2C. Еще на этапе разработки он предсказал, что останется только CAN, потому что с I2C будет куча проблем. В итоге все ровно таким образом и произошло.

«Типичный чип может быть разработан по чертежам британской компании Arm, принадлежащей Японии, группой инженеров в Калифорнии и Израиле с использованием программного обеспечения из США. После завершения разработки проект отправляется на предприятие в Тайване, которое закупает в Японии сверхчистые кремниевые пластины и специальные газы. Дизайн вырезается на кремнии с помощью одного из самых точных в мире станков, способных травить, наносить и измерять слои материалов толщиной в несколько атомов. Эти инструменты производятся в основном пятью компаниями - одной голландской, одной японской и тремя калифорнийскими, без которых производство современных чипов практически невозможно. Затем чип упаковывается и тестируется, часто в Юго-Восточной Азии, после чего отправляется в Китай для сборки в телефон или компьютер.Если хоть один из этапов процесса производства полупроводников прервется, это поставит под угрозу мировые поставки новых вычислительных мощностей.»

Отрывок из книги
Chip War: The Fight for the World's Most Critical Technology
Chris Miller

Наглядно о том, какое соотношение Напряжение/Емкость имеют разные типы конденсаторов

У меня всегда были проблемы с математикой. Если б не помощь одногруппников/однокурсников, то вылетел бы еще на первых курсах универа. И отсутствие этого математического бэкграунда иногда меня беспокоит. Есть ощущение, что без него не сделать реально сложные и инновационные вещи.
Может хоть эта книга когда-нибудь поможет заполнить пробелы.

Взято с ЛинкедИна:

«LED — это круто, но встречались ли вы когда-нибудь с их мятежным родственником, LER (Light Emitting Resistor)? 🤣🤣
Резистор, который светит ярче светодиодов!»

Ставь 🤡, если тоже такое было!