Правила проектирования надежных плат., AVR и т.д. Опции

[alexander55]

Иногда на форумах возникают темы типа "Какой uC лучше с точки зрения ЭМС" и т.д.
Мой опыт говорит о том, что правила проектирования надежных плат являются определяющими, а не выбор uC.
Хочется услышать мнения коллег и конкретные рекомендации.
Надеюсь, что это будет полезно всем (и мне в том числе).

[muravei]

Азы:
1 Земле- максимальную площадь.
2 "Земленые" проводники -звездой , с общей точкой на вх питания.
3 Большие "земленые" токи не должны протекать мимо подключений к земле чувствительных цепей (АЦП, кварцевого генератора итп.)

Не помешает резистор между пином и ключем реле или с.диодом оптрона.

[marcinio]

Зная ток, который должен идти по PCB дорожке, и пару факторов, можно посчитать ширину этой дорожки!
линк калькулятора

[m16]

полезная статья по теме и калькулятор площадок

[ivainc1789]

Я бы разделил вопрос на: правила для ДВУСЛОЙНЫХ плат и правила для МНОГОСЛОЙНЫХ.

Первый случай более сложный. При плотном монтаже как бы не насосать шумов в земляной полигон ведь проводники и зазоры могут не только эффективно излучать но и поглощать. Далее, если еще и заливать TOP двуслойной платы землей, прошивая стороны переходными отверстиями, можно организовать кучу паразитных контуров, которые плохопредсказуемо поведут себя на ВЧ. Как-то я весьма скептически отношусь к полигонам двуслойных плат. В свое время несколько радиоприемных устройств не заработали на платах с полигонами, а будучи переделанными на платы с "минимальной медью" работали отлично.

[bodja74]

Если хотите делать не только надежные но и долговечные платы
1 Не ставте электролиты рядом с теплоотводящими радиаторами.
2 Не делайте переходных отверстий в дорожках где проходит большой ток.
3 Не паяйте низкотемпературным оловом ,все что греется и там где проходит большой ток.
4 Малосигнальные схемы ,в том числе и цифровые сильно боятся статики ,бахнет молния и радиусе до 50 метров вся малосигналка прикажет долго жить ,даже если все поотключаете с розеток.В подобных случаях очень неплохо спасает банальный стабилитрон по питанию ,например 5.6в при 5в питании.
5 Тоже касается и КРЕНок ,прежде чем пустить дымок от перегруза и оборваться ,они как правило коротят от всей души пуская 8-15в на цифру ,здесь тоже к месту наличие стабилитрона с обрывным сопротивлением.

[rezident]

1 Не ставте электролиты рядом с теплоотводящими радиаторами.

Этот совет противоречит практике уменьшения ЭМИ в импульсных БП и преобразователях. Путь обмотка-диод-конденсатор должен быть как можно короче. Поэтому совет нужно бы сформулировать примерно так:
располагайте электролиты таким образом, чтобы естественные конвекционные тепловые потоки миновали эти конденсаторы. Если избежать этого не получается, то используйте, например, два конденсатора меньшей емкости, вместо одного бОльшей емкости. Надежность ИБП при этом увеличивается.
Кроме того, полезно бывает шунтировать электролитические конденсаторы (даже LowESR) керамикой небольшой емкости, располагая ее непосредственно у выводов электролита.

2 Не делайте переходных отверстий в дорожках где проходит большой ток.

Тоже некорректно выразились, т.к. ситуации бывают разными. Я могу провести две дорожки параллельно на двух сторонах платы и "проштамповать" их по всей длине переходными отверстиями. Пуская по такому "бутерброду" большой ток я нисколько не уменьшу надежность, не так ли?
Так что совет сформулировать нужно примерно так:
- не пропускайте большие токи только через переходные отверстия.

Если хотите делать не только надежные но и долговечные платы
3 Не паяйте низкотемпературным оловом ,все что греется и там где проходит большой ток.

Неоднократно наблюдал как в работающем устройстве сам отпаивается SMD полевик (в DPACK/D2PACK), работающий в полумосте/мосте и припаянный обычным ПОС-61 Правда происходило это при нешатной перегрузке и как следствие на полевике рассеивалась большая мощность. Кстати, полевик после выключения и охлаждения продолжал работать

4 Малосигнальные схемы ,в том числе и цифровые сильно боятся статики ,бахнет молния и радиусе до 50 метров вся малосигналка прикажет долго жить ,даже если все поотключаете с розеток.В подобных случаях очень неплохо спасает банальный стабилитрон по питанию ,например 5.6в при 5в питании.

При прямом попадании молнии вообще редко, что из электроники выживает.

5 Тоже касается и КРЕНок ,прежде чем пустить дымок от перегруза и оборваться ,они как правило коротят от всей души пуская 8-15в на цифру ,здесь тоже к месту наличие стабилитрона с обрывным сопротивлением.

Это уже паранойя или применение некондиционных м/с или работа их в нештатном режиме. Хотя в принципе совет НЕ бесполезный, хотя бы с точки зрения противопожраной безопасности - в случае неисправности путь для протекания большого тока должен быть ограничен плавким предохранителем.


Раз уж пошла такая тема, то считаю не лишним еще раз дать ссылку на статью Алексея Кузнецова "Помехоустойчивые устройства".

[bodja74]

Этот совет противоречит практике уменьшения ЭМИ в импульсных БП и преобразователях. Путь обмотка-диод-конденсатор должен быть как можно короче.

Ну и где там теплоотводящий радиатор.?

Поэтому совет нужно бы сформулировать примерно так:
располагайте электролиты таким образом, чтобы естественные конвекционные тепловые потоки миновали эти конденсаторы. Если избежать этого не получается, то используйте, например, два конденсатора меньшей емкости, вместо одного бОльшей емкости. Надежность ИБП при этом увеличивается.

Хренушки она там увеличивается ,поставте хоть десяток вокруг радиатора ,и все их вы там через 3-5лет будете менять ,по всем напряжениям и после стабилизатора и до.

Кроме того, полезно бывает шунтировать электролитические конденсаторы (даже LowESR) керамикой небольшой емкости, располагая ее непосредственно у выводов электролита.

Керамика всегда стоит

Тоже некорректно выразились, т.к. ситуации бывают разными. Я могу провести две дорожки параллельно на двух сторонах платы и "проштамповать" их по всей длине переходными отверстиями. Пуская по такому "бутерброду" большой ток я нисколько не уменьшу надежность, не так ли?

Нет не так ,китайцы так любят делать ,за что им большой респект
Европейцы "пропускают" через ноги сопротивлений и дросселей или паяют скобы,заклепки,пропаивая с двух сторон.

Так что совет сформулировать нужно примерно так:
- не пропускайте большие токи только через переходные отверстия.

Я рад ,что вы поняли что я имел ввиду.

При прямом попадании молнии вообще редко, что из электроники выживает.

Я говорил про непрямое попападание молнии ,вызванное сильным электромагнитным импульсом разряда.

Это уже паранойя или применение некондиционных м/с или работа их в нештатном режиме. Хотя в принципе совет НЕ бесполезный, хотя бы с точки зрения противопожраной безопасности - в случае неисправности путь для протекания большого тока должен быть ограничен плавким предохранителем.

Не угадали ,это банальная защита микрух от блока питания ,ИБП нередко имеют тенденцию "взлетать" перед тем как выйти из строя ,и этого как правило достаточно ,чтобы микрухи получили напруги по полной программе, и заместь того чтобы отремонтировать блок питание - все выбрасываем на свалку.
(опять говорим большой респект китайцам )
Предохранители на питание микрух тоже ставят ,как правило они на 100-600милиампер ,проводник в них очень тонкий ,нередко окисляется и сам по себе обрывается

ЗЫ То что я написал в первом посте ,я не из пальца высосал.Это те причины благодаря которым я зарабатываю на хлеб в течении 13 лет.

[Kovrov]

а что никто не упомянул о углах загиба дорожки?
я всегда загибаю даже не под 45 грд, а окружностью...

[slog]

я всегда загибаю даже не под 45 грд, а окружностью...

Всегда делать это пожалуй не стоит. Если важно волновое сопротивление дорожки и наикрутейшие фронты сигналов то да, без острых углов дорожки лучше. В других случаях пофиг как дорожка нарисована, под 45 или 90 градусов или скруглением, не важно.

[alexander55]

Для систематизации раздела предлагаю следующий план рассмотрений вопросов.

1. Физические основы ЭМС.
2. Правила выполнения цепей питания.
3. Правила выполнения аналоговых цепей.
4. Линии связи.
5. Разъемы и проблемы в многоплатных системах.
6. Тепловыделение и работа устройств при низких температурах.
7. Методы борьбы с электростатикой.
8. Подводные камни в программном обеспечении.

Когда план всех устроит, то неплохо бы указывать раздел. Жду критики по плану и предложения о включении новых разделов (ограничимся понедельником).

[forever failure]

*this += 5 коп.
Длинных сигнальных проводников, конечно, следует избегать. Но если никак иначе не получается, то иногда помогает избавится от всяческого дребезга на входе, напр. ноги прерывания, резистор примено в 1 кОм, последовательно включённый в сигнальную цепь и расположенный вблизи входа.

[adc]

Есть замечательное пособие по материалам семинара «Practical design techniques for sensor signal conditioning» от Analog Devices перевод. (3.5Мб) если кому интересно могу выложить. ссылка на один раздел: http://www.analog.com.ru/Public/10.pdf

Сообщение отредактировал adc - Oct 29 2007, 10:12

[alexander55]

Есть замечательное пособие по материалам семинара «Practical design techniques for sensor signal conditioning» от Analog Devices перевод. (3.5Мб) если кому интересно могу выложить. (ссылка на один раздел http://www.analog.com.ru/Public/10.pdf)

Интересно, но ссылка не работает. Уберите ).

[HARMHARM]

Скобку лишнюю приклеили в конце URL, правильно.