Самая большая разница между дизайном цифровых и аналоговых схем состоит в том, что цифровые схемы уже давным-давно никто не проектирует на транзисторном уровне, и весь дизайн делается в виде кода на HDL-языках и потом автоматически синтезируется из библиотек базовых элементов (разработка которых, к слову, тоже очень сильно автоматизирована). Аналоговые, силовые и СВЧ-схемы до сих пор проектируются в "ручном режиме" на транзисторном уровне и даже ниже, если считать симуляции с учетом паразитных элементов. Разумеется, аналоговые дизайнеры активно используют высокоуровневые модели, но во-первых, вы удивитесь, какое количество дизайнов делается (зря) down-to-top, а во-вторых, высокоуровневые модели аналоговых блоков — поведенческие, а не синтезируемые. То есть, условно говоря, операционный усилитель сначала представляется как идеальный управляемый источник напряжения, а потом обвешивается дополнительными деталями вроде небесконечного гейна, пределов входного и выходного напряжения и т.д. и т.п. для улучшения соответствия поведения модели и реальной схемы.

Поведенческая модель при этом может быть сколько угодно подробной, но она совершенно не обязана при этом отражать структуру транзисторной схемы, и уж точно из поведенческой модели эту структуру никак нельзя получить — в отличие от синтезируемых цифровых схем.

Разумеется, существует огромное количество типовых решений, хорошо описанных в книгах, но способы достижения заданных параметров для каждой задачи могут быть индивидуальны, и именно в их поиске и состоит процесс дизайна. У каждого дизайнера обычно есть своя "библиотека" типовых решений, но эти "библиотеки" у всех слегка разные: кто-то любит OTA на зеркалах, а кто-то делает folded cascode, кто-то делает wide swing cascode с отдельной веткой биаса, а кто-то с резистором, кто-то использует в качестве вспомогательных усилителей 5T-Opamp, а кто-то усилители с токовым входом. Но в поведенческой модели блока эти нюансы реализации обычно никак не отражаются.

Именно поэтому многие аналоговые дизайнеры считают свою работу искусством, а самые лучшие схемы тщательно прячутся вместо того, чтобы патентоваться. Эти схемы при этом вполне могут включать в себя буквально два-три транзистора и одновременно считаться венцом инженерной карьеры. Собственно, в аналоговой микросхемотехнике довольно много "именных схем" — зеркало Уилсона, бэндгап Брокау, выходной каскад Монтичелли и многие другие.

В университете (да и после него тоже) меня всегда удивляли и одновременно пугали разные аналоговые схемы.
Они такие простые, компактные и гениальные.
Но как люди додумались до них?

Мне всегда казалось, что если ты ИНЖЕНЕР, то ты ДОЛЖЕН легко понимать такие схемы и уметь, если не легко, то без больших проблем проектировать решения аналоговой схемотехники.

Я же в свою очередь, без гугла я вряд ли смогу разобраться как работает аналоговая схема, а чтоб спроектировать что-то НОВОЕ.....
Короче из-за этого появляется комплекс "неполноценного инженера", ну или самозванца.
Дескать, соединить микросхемы по даташитам я смогу, но вот придумать СВОЁ аналоговое решение.... кх кк...

А в посте выше, автор пишет, что эти аналоговые схемы - вообще венец творения карьеры инженера. И сидят они над ними очень долго. И бэкграунд у них, соответствующий, получается.
Как-то легче жить даже становится :)

Добавлять TVS диод на вывод питания для защиты от ESD или нет?

На эту тему мы как-то дискутировали с коллегой и вот в одном замечательном app note я нашел объяснение, которое тогда было бы очень кстати:

«ESD разряд чаще всего происходит из-за того, что человек трогает электронное оборудование.
Стандарт IEC61000-4-2 определяет, что оборудование должно быть устойчиво к разряду конденсатора с емкостью 330пФ и оставаться без повреждений после такого разряда.
Значение 330пФ считается эквивалентом емкости тела человека.
Устойчивость определяется разными уровнями, каждый из которых имеет разное напряжение этого конденсатора, вплоть до 8кВ.

Электрические выводы можно защитить с помощью конденсатора (обычно 100нФ или больше). Этот конденсатор поглотит энергию, передаваемую ESD разрядом.
Напряжение разряда снизится в соответствии с соотношением двух емкостей.
Для эффективной защиты конденсатор должен иметь очень низкую паразитную индуктивность.

Это хорошее решение для защиты статических выводов, таких как выводы питания, где помимо всего есть еще и развязывающие конденсаторы.

Чтоб повысить эффективность защиты, можно добавить TVS диод параллельно с развязывающим конденсатором, который подавит выбросы, вызванные паразитной индуктивностью.»

*перевод вольный, но смысл сохранен*

P.S. В app note помимо этого описаны и другие способы ESD защиты, в том числе и для разных видов интерфейсов, поэтому рекомендую сохранить себе этот документ.

Немного расскажу о подкастах из поста выше.

1. Amp Hour
Подкаст от Дейва из EEVBlog и какого-то второго чувака.
На мой взгляд это самый лучший подкаст, потому что в нем можно подчерпнуть новые знания. Гости рассказывают о сфере своей деятельности, каких-то технических решениях и проблемах, с которыми сталкиваются. Тут идеальный баланс между слишком глубоким погружением в детали и абстрактными рассуждениями.
Выпуск о спутниках-кубсатах, например, рассказал, как примерно проходит их разработка и запуск, какие особенности проектирования и как они их решают.

2. Moore’s Lobby
Это подкаст от ресурса allaboutcircuits.com , который известен как аналог мейл.ответов в мире электроники.
Здесь подкаст строится по формуле: расскажите, как вы заинтересовались электроникой; расскажите о вашем профессиональном пути; расскажите, чем вы сейчас занимаетесь; далее вопросы по теме.
В целом интересно послушать, в том числе первую половину, где гости рассказывают о себе. Рассказы об индустрии тоже бывают любопытными, можно слегка расширить свой кругозор и узнать, чем вообще люди занимаются.

3. On Tack: The PCB Design Podcast
Как минимум заслуживает свой авторитет тем, что это подкаст от Альтиума. Там бывают очень интересные гости, которые могут рассказать классные вещи о своей работе, но по большей части подкаст напоминает просто болтовню двух очень крутых специалистов. Вы же не рассказываете каких-то глубоких деталей своему другу во время обеда? Тут примерно так же. Они обсуждают интересные темы, но очень абстрактно.

4. Ctrl+Listen
Подкаст от Octopart, который иногда выдает интересные темы. Но в целом надо понимать, что Октопарт это своего рода дистрибьютер, и у них много подкастов о том, как какие-то продукты влияют на индустрию. Не то чтобы прям реклама, но акценты смещены. Хотя бывают и выпуски как в Moore’s Lobby, например с Phil Salmony – автора ютуб канала Phil’s Lab.

5. Reliability matters
Подкаст о производстве электроники, где обсуждают как изготавливать платы, как их собирать, мыть и всё такое. Бывают реально годные выпуски, как про надежность, но бывают откровенно ни о чем, как про паяльные пасты.

6. Passion for Technology
Подкаст от оптового дистрибьютера электроники EBV Elektronic, который давно уже не обновлялся. Рассказывают об индустрии в целом, современных трендах и технических решениях. Интересен, чтоб расширить кругозор на рынок электроники и быть в курсе, где что происходит. Ну или происходило…

Обычный случай: вы проектируете устройство, где есть питание под названием AVDD.

Это может быть питание для АЦП или чего-то другого аналогового, где требуется постоянное напряжение, в идале без всяких шумов.

Мы знаем, что импульсные источники питания (Buck, Boost и тд), очень эффективные, но при этом шумные из-за того, что работают на определенной частоте.
То ли дело LDO! Вот он не импульсный, он малошумный и стабильный.

Но также мы знаем, что нет ничего идеального в электронике, а так же что на рынке микросхем сумасшедше большой выбор. Настолько большой, что порой теряешься в разнообразии.
И вот как в таком случае выбрать подходящий LDO?
Все ли они не шумят одинаково?
Или всё-таки есть между ними какая-то разница?

В плане шумов, между ними, действительно есть разница и она описывается таким параметром как PSSR, о котором в сегодняшней статье.

При работе с транзисторами, хорошим тоном считается поставить pull-down резистор между затвором и землей.
Делается это для того, чтобы защититься от ложных срабатываний при включении или наведения помехи.
Но что именно вызывает это ложное срабатывание?

Если посмотреть на картинку, можно вспомнить что у транзистора есть паразитные емкости сток-затвор и затвор-исток.
Если мы не поставили никакого Vgs, то в момент включения, если напряжение Vds подалось раньше, чем загрузился микроконтроллер или драйвер транзистора, то на точку Vgs придет напряжение в соответствии формулы с картинкой.

Если это напряжение будет больше, чем напряжение открытие транзистора Vgs(th), то очевидно, транзистор откроется и устроит замыкание.

Добавление Rg существенно усложняет эту формулу, уменьшает напряжение на Vgs И не позволяет транзистору открыться просто так.
Обычно используются номиналы от 1к до 100к.
Как именно выбрать номинал, чтоб и транзистор случайно не открылся и он не ухудшил скорость открытия/закрытия транзистора - это отдельная более сложная тема. Неплохо описана здесь, но всё равно есть белые пятна в объяснении.

P.S. В комментах добавили, что при выключении питания этот резистор разряжает Cgs, чтобы транзистор не оставался открытым. Если после снятия питания драйвер ушел в Z-состояние, а Rg не стоит, то какое-то время на затворе еще будет присутствовать напряжение.

Каким образом вы выбираете частоту кварцевого резонатора для микроконтроллера?

1. Беру то же самое, что и в отладочной плате
2. Беру то же самое, что видел в другом проекте с таким же микроконтроллером
3. Беру то, что под рукой/уже есть в библиотеке
4. Выбираю, основываясь на потребностях приложения

Предположим, что мы решили пойти по четвертому пути.
Нужно посмотреть, какая периферия у вашего микроконтроллера и какие частоты ей нужны.

Допустим у вас есть USB.
Вы открываете даташит, Ctrl+F, USB, и видите, что ему нужно 48МГц.
При этом, если раньше вам доводилось что-то делать в программе STM32 CubeMX, то должно быть вы знаете, что частота внешнего генератора может умножаться от 1 до 16.
Следовательно, нужен кварц, номинал которого попадает в рабочий диапазон микроконтроллера, и который можно домножить до 48МГц.

А диапазон у микроконтроллера большой, да и до 48МГц домножить можно много что.

Я пытался разобраться, как же поступать по уму дальше, но похоже, что дальше включаются вариант 1, 2 или 3...
Или всё-таки как-то по-другому?

Рубрика: "Необычные косяки JLCPCB".

Как-то раз мои коллеги отлаживали плату, но что-то у них не клеилось.
Проверяли и так, и эдак, но один узел не работал. Подозрение пало на то, что сигнал не доходит до микросхемы.

Они измеряли осциллографом, прозванивали, смотрели под микроскопом, щупали пины микросхемы. Всё выглядело хорошо, но всё равно не работало.

В один момент, совершенно случайно, заметили странность: если касаться щупом одной точки пина, то путь прозванивается, а если другой точки того же самого пина — уже нет.
Причем проверяли, глядя под микроскопом.

Посмотрите на фото!
Справа — нормальная микросхема, а слева — та, что стояла на плате.

Оказалось, что часть пинов микросхемы была обрезана и отформована неправильно, из-за чего они попросту не касались падов.
Под микроскопом казалось, что пин идеально припаян. Видел собственными глазами!
А вот если посмотреть сбоку, то уже что-то не так.

Что тут сказать... Иногда проблемы возникают в самых неожиданных местах!

Установщик выводных компонентов. В нижней части расположена головка которая обрезает лишние выводы и загибает их чтоб компонент держался на плате. Поле того как все компоненты будут установлены, плата попадает в зону пайки волной или селективная пайка.

Если честно, я никогда в жизни не калибровал щуп и даже не подозревал, что это можно делать.
Электронщица быстро и наглядно показала как это делается и зачем.

А вы калибруете щупы?