В западных вакансиях в разделе требований иногда проскакивает DFM (Design for manufacturing). Трассировка плат для серийного производства, если по русски. Думал, что там какие-то особенные требования, но если верить этой статье, то 90% требований можно свести к «нормально задайте правила и будет DFM».
К остальным 10% можно отнести «кислотную ловушку», «баланс меди», «L-comp», «tabbed routing». И то, последние два пункта скорее про разработку, а не подготовку к серийному производству.
Тем не менее, мне все равно продолжает казаться, что есть ещё в DFM какие-то тонкие моменты, не описанные здесь.

На Хабре кроме интересных статей бывают не менее интересные обсуждения в комментариях. Что, например, оказалось самым обсуждаемым в статье про DFM? Микроконтроллеры с возможность произвольно менять функционал пинов! (Это чтоб перепутанные Rx Tx можно было исправлять программой, а не скальпелем).
Ещё бывают забавные срачи и высокоинтеллектуальные оскорбления.
Один чувак сказал, что трассировка это изи и она сводится к копированию референсов от производителя. Кто-то с ним не согласился😂

ERIC BOGATIN
Practical guide to prototype breadboard and PCB design
3.7 Net Classes and Interconnect Problems

Электрическая схема ничего не говорит нам о целостности сигнала или его качестве. Мы видим просто линии соединения.
Чтобы описать рекомендации по трассировке сигнальных дорожек, нужно классифицировать порблемы, которые могут возникнуть.

Обычная сигнальная дорожка (default signal trace)
Рекомендуется делать узкой настолько, насколько позволяют стандартные технологические возможности производителя печатных плат, без удорожания платы.
Обычно это 0.15мм и 0.6мм диаметр переходного отверстия. Такая дорожка может выдержать до 1А постоянного тока. Также следует сделать непрерывный путь для возвратного тока (земли), чтоб минимизировать шум "отскока земли" (ground bounce).

Обычная силовая дорожка (default power path)
К этим дорогам относятся обычные дорожки по питанию до 3А постоянного тока. Их можно делать шириной 0.5мм. Рекомендуется ставить блокировочные конденсаторы рядом с силовыми пинами микросхемы, чтоб уменьшить шум на шине питания при переключении сигнала.

Силовая дорожка с большим током (high current power net)
При токе более 3А следует вести дорожку с расчетом, чтоб перегрев был не более 20 градусов.

Дорожка с контролируемым импедансом (controlled impedamce net)
Контроллировать импеданс необходимо, когда длина дорожки больше, чем длина волны сигнала (т.е. время нарастания сигнала очень короткое, а длина дорожки - большая). Из-за этого могут возникнуть помехи из-за отражения сигнала от конца линии. Чтоб их снизить, необходимо контроллировать импеданс цепи.

Дорожки, чувствительные к геометрии топологии (routing topology sensitive net)
Цепи, в которых на сигнал может влиять не только импеданс, но и например ответвления.

Дорожки, чувствительные к перекрестным помехам (cross talk sensitive net)
Дорожки, расстояние между которыми будет влиять на возникновение шумов и помех, передаваемых от дорожки-агрессора на дорожку-жертву.

Дифференциальные пары (differential pair)
Дорожки, которые имеют все вышеперечисленные проблемы для сигналов с одним концом и дополнительную проблему согласования длины двух дорожек диф. пары.

Высокоскоростные последовательные цепи (high-speed serial net)
Обычно тоже диф. пара со всеми своими проблемами, но в добавок нужно еще заботиться о потерять в проводнике и в диэлектрике. Из-за этих особенностей увеличивается время нарастания сигнала. Применимо к цепям со скоростью передачи больше 1Гбит и длиной более 24 см.

Дорожки, чувствительные к разрыву (discontinuity sensitive net)
Дорожки, в которых есть небольшой участок без контроля импеданса (переходное отверстиие, терминатор, блокирующий конденсатор, тест поинт и т.п.), который влияет на самоотражение. Играет роль при ширине полосы пропускания сигнала > 1 ГГц.

Если межсоединения сделаны без учета этих возможных проблем или не предпринимались шаги для их минимизации, сигнал на приемнике может быть сильно искажен.

Понадобилось мне тут посчитать динамические потери транзистора в уже изготовленном прототипе.
Это такие потери, которые обусловлены временем открытия транзистора.
Грубо говоря, пока напряжение на затворе нарастает от 0В до Uоткрытия, проводимость транзистора меняется от ∞ Ом до 0 Ом. Ток начинает протекать → на большом сопротивлении рассеивается большая мощность → транзисторы греются.
Измерил время нарастания, время спада, подставил в формулу - получил 23 Вт.
Цифра запредельная. Обычно при 2Вт перегрев 100 °C, а при 23Вт должен быть 100500°C, чего по факту не наблюдается.
Пересчитывал, искал другие формулы, но 23Вт и всё тут, хотя транзистор в корпусе 5x6mm и от такой мощности давно бы испарился.
Подозрение пало на время нарастания и время спада. Они были по 600нс и почему-то мне показалось это подозрительным. То ли потому что в даташитах пишут цифры 10 - 20 нс, то ли в какой-то статье с примером расчета была цифра в 5 нс. Измерил может быть с ошибкой.
Полез перемерять, но всё оказалось правильным. Ровно 600 нс.
Позвал на помощь коллегу, начали тыкаться вместе и в какой-то момент вижу, что два щупа осциллографа, находясь в одной и той же точке показывают разный сигнал.
Как на картинке ниже.
Оказалось, что на одном канале была включена high-pass фильтрация, отсюда и разница в сигнале.
Хорошо, что был работающий прототип, который не дал из-за такой глупой ошибки уйти в дебри неправильных расчётов😉

Как-то читал, что в среднем людей можно разделить на два типа: условные "либералы" и условные "консерваторы".
В этой классификации всё действительно условно, но если обобщить, то получится что "либералы" больше открыты к каким-то изменениям, а "консерваторы" - наоборот. У них внезапные перемены вызывают отторжение.
Я это вспомнил потому что благодаря этой статье нашел интересный способ проверить, является ли опытный электронщик "либералом" или "консерватором".
Для этого достаточно ему сказать, что правило использования трех конденсаторов для фильтрации питания - давно уже не актуально и не работает.
Шок. Ужас. Как так? Что ты несешь? Всю жизнь так делали и всё работало!

Суть правила в том, что для лучшей фильтрации всех частот в шине питания надо поставить три конденсатора номиналом 0.01мкФ, 0.1мкФ и 1мкФ. Дескать 0.01мкФ фильтрует частоты повыше, а 1мкФ - пониже.
Очень простое и широко используемое правило. Популярное, наверное, как раз из-за простоты.
Оно берет своё начало с тех времен, когда в ходу были керамические выводные конденсаторы.
Выводные керамические конденсаторы разного номинала имеют разный размер и как следствие разную последовательную паразитную индуктивность.
А именно она и определяет импеданс конденсатора на высоких частотах.
Сейчас время, когда повсеместно используются керамические SMD конденсаторы (MLCC), а у них корпуса плюс минус одинаковы. Поэтому что один конденсатор стоит, что три - импеданс на высоких частотах одинаковый.
Все подробности и расчёты приведены в статье.

Окей, правило трех конденсаторов не актуально, а что тогда делать? Что ставить вместо этих трех?
Я ждал ответ на этот вопрос на протяжении всего чтения. Какое-нибудь такое же простое правило, только адаптированное под современные реалии, мол "ставьте один номиналом 4.7мкФ и будет счастье".
Но к сожалению, в разработке "универсальные" правила весьма условны. То что работает в одном случае, может не работать в другом.
Поэтому надо "надевать шляпу инженера" и считать. Считать какие частоты могут проскакивать по твоей шине питания и исходя из этого подбирать фильтрацию.
Звучит сложно и непонятно, поэтому проще по старинке поставить старые добрые 0.01мк, 0.1мк и 1мк, авось и в этот раз всё будет работать.

Александр Борисов решил поделиться своей презентацией на тему того, как разработка электроники превращается в полноценное производство.
Она будет полезна для систематизации знаний о производстве электроники и для разработчиков, которые не хотят ограничиваться схема-плата-отладка-молодец.

Отдельно хочется отметить необычный подход, где от простой разработки схемы процесс разработки постепенно усложнятся, усложнятся и усложняется. Вышло очень наглядно и понятно.

Неделю назад на выездном московском Эмбеддед баре рассказал про то, какие еще есть этапы в разработке продукта кроме самых очевидных. Обычно материалы с этого мероприятия не публикуются, но я решил по быстрому сделать онлайн версию презентации. Тут не будет шутеек, анекдотов и метких панчей — за этим приходите в следующий раз лично — но, может, кому-то пригодится.

Немного об Anti-Aliasing Filter, что это и для чего оно вообще нужно

Керамические конденсаторы MLCC являются наиболее популярным и широко используемым типом конденсаторов в современной электронике. Мы уже привыкли, что если речь идет о конденсаторе, то это скорее всего керамический. Лично я никогда не сталкивался с проблемами в их работе, но наткнулся на одно интересное видео, которое раскрывает некоторые особенности их использования.

Небольшое дополнение к посту про трещины в конденсаторах. Здесь, например, показаны результаты тестов для конденсаторов разного типоразмера. Плату с припаянным конденсатором прогибали и смотрели при каком значении они трескаются.
По оси Y указан изгиб платы в мм. Соответственно на графике наилучший и наихудший результат конденсаторов в зависимости от типа диэлектрика.
Как видно, конденсаторы с "гибкими" выводами ощутимо лучше, чем обычные конденсаторы 1-го класс (типа NPO)

Я делал этот пост как простой перевод статьи из интернета, но уже после того как написал финальные выводы, столкнулся по работе с точно такой же проблемой. И когда увидел всё это в конкретике и на цифрах - был настолько удивлен, что задался вопросом: "А правильно ли я вообще жил и разрабатывал электронику все последние годы?".

Пользуясь случаем, хочу сказать, что моя компания ищет Программиста встраиваемых систем/Программиста микроконтроллеров в Кишинёвский офис (Республика Молдова).

P.s. Я теперь тоже работаю в Кишиневе

Так сложилось, что руководство узнало про этот телеграм канал и предложило перевести последний пост про DC Bias для блога компании.
Пост для телеграм канала, где 20 моих знакомых и пост от лица официальной компании - это конечно разные вещи.
Пришлось не только первести текст на английский, но и изменить его структуру. А также сделать новые, свои собственные графики из собственноручно найденных данных. Добавить новые, лишние удалить.
Если владеете английским или навыками онлайн-переводчика, можете сравнить и сказать какой текст лучше: неформальный для телеги или официальный для компании?