Realización de prototipos con componentes SMD de alta velocidad

Incluso hoy en día tenemos tableros de prueba y tableros de tiras en los que se pueden hacer circuitos "rápidos y sucios" y también probar prototipos. Sin embargo, ahora hemos entrado en una era predominantemente de componentes de montaje en superficie, muchos de los cuales funcionan a frecuencias muy altas.

Si uno quiere hacer un circuito, es posible que primero deba diseñar algunos prototipos más simples para comprender completamente cómo funcionan los complejos circuitos integrados listos para usar y determinar su rendimiento, a veces podemos encontrar que las hojas de datos también son incorrectas. En este proceso, si encontramos que una conexión no era correcta o que el chip estaba frito, podemos volver a cablearlos/reemplazarlos fácilmente cuando tenemos una placa de tiras o veroboard, siempre podemos usar una placa de conexión para dispositivos de montaje en superficie para generar pines a partir de ellos.

Sin embargo, para circuitos que funcionan y altas velocidades, ya no es posible hacerlo. ¿Cómo se sigue la etapa de prototipo en este caso? Parece que el proceso será más largo y costoso y bastante inconveniente si los PCB tienen que volver a girarse muchas veces.

Quiero hacer un dispositivo que procese señales de audio. Utilizará ADC y DAC que necesitarán decenas de MHz de un solo oscilador. Lo mismo se alimentará también al microcontrolador PIC32. Los convertidores de datos necesitan suministro analógico, suministro digital y voltaje de referencia y también son de montaje en superficie. No parece simple como un proyecto personal, pero aún así necesito hacerlo porque quiero
Si desea evaluar un IC específico, el fabricante generalmente venderá una placa de evaluación con todas las conexiones adecuadas para que pueda probar el dispositivo directamente. De lo contrario, si desea probar/ensamblar un circuito, los PCB de 2 capas son baratos de lanzar. Si conoce el tipo general de circuito que desea probar, diseñaría una placa de 2 capas (tal vez con solo un plano en la parte posterior) con algunos diseños paralelos, huellas IC adecuadas con conexión a tierra para cualquier material de alta velocidad y tal vez algunas líneas de bus, use resistencias de puente de 0 ohmios para puentear las trazas.
Además, las placas de prueba son capacitivas y lentas, pero puede hacer una placa de prueba limitada con SMD IC usando adaptadores SMD-SIP como este
¿Hay alguna manera de averiguar la carga capacitiva que pueden dar las pistas de tablero/veroboard?

Respuestas (3)

Hay técnicas que se pueden utilizar para la creación de prototipos. Si está creando prototipos de un sistema completo, probablemente no lo esté haciendo bien, pero para probar pequeños fragmentos de circuitos analógicos, es práctico. Es bueno ir temprano a un diseño de PCB, pero no necesariamente como el primer paso.

Aquí hay un circuito pirateado por un tipo que conozco, John Larkin- (desde entonces se mudó a chapado en oro para los tableros)

ingrese la descripción de la imagen aquí

Y otra (la sección de alta velocidad se mantiene muy pequeña)

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto se hace con cizallas, fresas dentales, etc. Los planos de tierra debajo de todo significan que los circuitos son bastante silenciosos. También puede apilar placas de conexión para chips SMT en los planos de tierra (puede comprarlas o hacer que las haga usted mismo).

Para aquellos que se preguntan, pueden comprar los desgloses SMD aquí: qrpme.com/?p=product&id=MEP . Tuve lo mismo en mi respuesta, pero no pude obtener los votos a favor :)
Crikey, ten un voto a favor entonces.
Para ser justos, tu respuesta tiene imágenes más bonitas :)
wow. esto se ve, bueno errr espantoso. De todos modos, cualquier placa de conexión se conectará a un conector que tenga una curva de 90 grados, ¿no es así? Un pin de cabecera soldado en el tablero. Esto causará discontinuidad de impedancia y, por lo tanto, reflejos, ¿no es cierto?
Eso es cierto, por supuesto, no todas las partes serán de alta velocidad. Puede ver la discontinuidad de una curva en un trazo de pcb fácilmente en un TDR.
Si sus piezas vienen en ciertos pasos comunes (por ejemplo, 1/20"), los conectores de borde aserrado de la tarjeta PCI/PCIe de desecho pueden ser buenos adaptadores de creación de prototipos... advertencia: las superficies chapadas en oro pueden ser difíciles de soldar (si hay muy poca soldadura). se utiliza, suficiente oro se disuelve en la soldadura para hacerla quebradiza). Alternativamente, un SOIC se puede fijar al plano de tierra al revés y/o izarse en sus tapas de desacoplamiento y cablearse.

Bueno, una vez que comienzas a diseñar cosas reales, debes hacerlo de la manera real :) A nivel profesional, e incluso para proyectos domésticos, hacemos girar tableros para proto todo el tiempo. No obtendrá energía limpia, señalización limpia de una placa de prueba cableada. Como ejemplo, recientemente hice algo muy similar como un proyecto paralelo PIC32 y algunos circuitos de audio. Las tablas desnudas de 4 capas me costaron alrededor de $ 200 o menos y también compré una plantilla. Luego, la placa calefactora volvió a fluir todo, incluidos algunos componentes QFN muy pequeños.

Es mucho más fácil hacer un tablero y cablear sus errores con cable azul que cablear con cable azul un tablero completo y tratar de descifrar el nido de ratas de problemas frente a usted :)

Otro enfoque, por supuesto, es comprar una placa de evaluación pic32 y una placa de evaluación o una placa de ruptura de, por ejemplo, sparkfun para su ADC. Luego conéctelos como un prototipo. Para circuitos pequeños y simples, a veces uso tablas de surf (consulte digi para verlas).

De lo contrario, muchas personas han venido antes que usted buscando formas de hacer que las placas de circuito impreso baratas sean más rápidas para el prototipo interno. Hay de todo, desde grabarlo usted mismo hasta enrutamiento cnc y ahora incluso impresión con tinta conductiva. En un caso como el tuyo, lo más conveniente es enviarlo y esperar 5 días. Por supuesto, no puede evitar el tiempo que lleva diseñar un esquema y diseñar el tablero. Pero diseñar cuidadosamente su esquema debería ser su primer paso de todos modos :)

Si encuentra que el costo de estas placas es demasiado para usted o su proyecto, le sugiero que intente simular tanto como sea posible, especialmente condimente su sección de entrada analógica. Revise su diseño temprano y con frecuencia, y haga que alguien más lo revise también antes de enviarlo para que lo construyan.

Tablero de 4 capas hmm. Si utilizo una placa de conexión que necesita decenas de MHz de señales, creo que el conector provocará efectos de alta velocidad y un rendimiento deficiente. Estoy usando componentes listos para usar, ¿con qué necesito hacer SPICE? ¿Qué es el cable azul?
10s de MHz realmente no es tan rápido que los conectores normales deberían estar bien. Para especias, uso pspice, pero mucha gente usa ltspice, que es gratis.
Ya que tengo una aplicación de audio, ¿qué es lo peor que puede pasar si no aíslo los terrenos analógico y digital? ¿Se volverá ilegible el sonido?

Estoy en el mismo barco que usted: quiero poder crear rápidamente prototipos de circuitos de alta velocidad, similares a la facilidad y velocidad de una placa de prueba.

Desafortunadamente, creo que los PCB son prácticamente la única forma de hacer las cosas. Son caros y toman tiempo para diseñar/fabricar/pedir, por lo que obviamente esto no es lo ideal. Solo tiene que mirar los requisitos de un circuito de alta velocidad para darse cuenta de que no es factible "prototipar" en el sentido convencional:

  • Huellas del dispositivo : solo las PCB le brindan la capacidad de montar piezas de paso pequeño correctamente, con una máscara de soldadura y demás. Las piezas de mayor velocidad conducen a paquetes más difíciles, como BGA
  • Requisitos del plano de tierra : los circuitos de alta velocidad deben tener una conexión a tierra adecuada, generalmente en forma de avión. Además, su ejemplo de circuito de audio es un dispositivo de señal mixta, lo que significa que los terrenos deben estar aislados para funcionar correctamente.
  • Longitudes de seguimiento : por lo general, las fuentes de reloj deben estar lo más cerca posible del IC relevante. Esto también se aplica a los buses de datos y otras rutas de señal que requieren una gran integridad.

Puede haber una opción para usted, una que he usado en el pasado. Se llama construcción de Manhattan. Esta técnica es comúnmente utilizada por los manipuladores de RF para construir circuitos. Básicamente, construyes todo sobre una pieza de PCB de cobre, que actúa como un plano de tierra. Los componentes discretos se conectan soldando directamente los conductores. Aquí hay una buena publicación que documenta el tema (también puede encontrar más en línea). Luego puede comprar estas almohadillas para conectar SMD IC. Lo usé para construir un circuito DDS simple que tenía un reloj de 50 MHz y estaba conectado a un FPGA. Funcionó bastante bien, pero generalmente tiene que usar componentes de orificio pasante, lo que produce algo de ruido.

Soy como tú; Siempre buscando una manera de crear prototipos de mis diseños de alta velocidad de forma rápida y económica. Pero debido a la naturaleza de estos circuitos, es difícil prescindir de una PCB adecuada.

Sé que necesitaré tierra analógica y digital como 2 tierras separadas conectadas en un punto. Hay 2 preguntas, ¿qué sucede con el plano de tierra si tengo una combinación de componentes de montaje en superficie y de orificio pasante en una placa de 2 lados? convertidores de datos con el oscilador y la MCU significa tener un puente más grueso entre los planos de tierra analógicos y digitales debajo de la placa. Pero, ¿no es esto lo que queremos evitar todo el tiempo al tener "motivos separados"?
Puedes hacer cosas como manhattan con smd muy bien, solo va a ser bastante complicado y muy desordenado...
Su plano de tierra no tiene que ser continuo: si tiene partes con orificios pasantes, coloque el plano de tierra alrededor de las huellas en la parte inferior y, si puede, en la parte superior. Terminará con planos de tierra en la parte superior e inferior, que debe conectar con vías. No estoy seguro acerca de su segunda pregunta, necesitaría ver esquemas. Por lo general, es difícil separar los planos de tierra en dispositivos como convertidores de datos que manejan señales mixtas.
@crocboy, los terrenos analógico y digital están conectados en un solo punto, ¿verdad? cuando las señales en la capa superior se enrutan de tal manera que cruzan el límite entre los terrenos analógico y digital debajo de la placa, los dos terrenos deben conectarse para crear un puente, esto se hace para que las señales enrutadas en la parte superior tengan un continuo plano de tierra debajo de ellos. Mi pregunta estaba relacionada en última instancia con el ancho físico de este puente.
Bien, ahora veo. Los planos de tierra se vuelven realmente complicados, especialmente con ADC/DAC porque requieren señales mixtas en un solo paquete
Realización de prototipos con componentes SMD de alta velocidad
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v