Selección de puentes de configuración: puentes de soldadura, resistencias de 0 ohmios, interruptores DIP, puentes de clavija

Estoy trabajando en una placa de desarrollo y necesito permitir que los usuarios establezcan algunas configuraciones.

Será utilizado por estudiantes e ingenieros que intentan construir circuitos en una placa de prueba; No estoy tratando con los consumidores. Por lo general, la configuración permanecerá igual, pero es posible que cada nuevo proyecto use una configuración diferente.

Dedicaré algunos pines a interfaces como USB y Ethernet, pero me gustaría darles a los usuarios la opción de usar esos pines para un propósito diferente. Se requerirá algún tipo de configuración. Las opciones que he considerado hasta ahora son:

Puentes de soldadura:

resistencia de 0 ohmios
Paquetes de resistencias 0603 para permitir el uso de resistencias de 0 ohmios, o almohadillas cercanas para una gota de soldadura.
Ventajas:

  • La opción más barata posible
  • Se requiere el área de PCB más pequeña
  • Sin cambios accidentales
  • Personalizable soldando directamente al pad

Contras:

  • Requiere soldador para hacer cambios
  • Posibilidad de dañar la placa con soldaduras/desoldaduras repetidas
  • Las resistencias de 0 ohmios requieren tener esas piezas a mano.

Interruptores DIP:

texto alternativo
Pequeños interruptores mecánicos en un paquete IC.

Ventajas:

  • Más fácil de cambiar
  • Bastante duradero

Contras:

  • La opción más cara con diferencia
  • Puede ser cambiado por accidente
  • Gran área en PCB
  • La corriente más baja de las opciones
  • Difícil de hacer cambios en PCB

Puentes de pasadores

Puente de pines para disco duro IDE
Puentes extraíbles para cabezales de 0,1" como los que se encuentran en las placas base y unidades de PC.

Ventajas:

  • Menos costoso que los interruptores DIP
  • Fácil de hacer cambios en PCB
  • Buen equilibrio entre fácil de cambiar y semipermanente
  • Configuración fácil de ver

Contras:

  • Se requiere una gran área de PCB
  • perfil más alto; por lo general, se requieren 0,5" más o menos verticalmente
  • Los saltadores pueden perderse

Conmutación electrónica de bus

TI SN74CBT3384ADBQR
Utilice FET o un circuito integrado de conmutación de bus como la serie TI 74CBT y controle con una EEPROM/microcontrolador. Sugerido por Brian Carlton .

Ventajas:

  • Área de PCB pequeña
  • Configurable en software
  • Puede poner ambos en High-Z o conectado

Contras:

  • Requiere otro par de circuitos integrados; costo medio
  • Menos actual que otras opciones
  • Tiene verdadera resistencia
  • Ahora puede confundir errores de hardware con errores de software y viceversa

La opción de puente de soldadura me hace preocuparme por debilitar la almohadilla con resoldar repetidamente y deslaminarla de la PCB. ¿Cuántas veces un buen técnico en soldadura puede cambiar una pieza en cobre de 1 onza con acabado ENIG? ¿Cubrir los bordes de la almohadilla con máscara de soldadura y agregar relieves térmicos (para adhesión, no para disipar el calor) en varios lados de la almohadilla aumentaría la durabilidad?

¿Me estoy perdiendo algo? ¿Qué métodos de configuración te gusta usar en una placa de desarrollo?

¿Los puentes no son de 0,1" por 0,2" y los interruptores DIP de 0,1" por 0,4"? La única ventaja que pueden tener los interruptores DIP es que probablemente sea más conveniente usar SMT que TH.
Con la técnica adecuada, puede cambiar una parte de una placa de circuito un número ilimitado de veces. Con una mala técnica (hierro demasiado frío) no puedes cambiarlo una vez sin dañarlo.
¿Tiempos ilimitados? Hmm, tal vez tengo que encender mi plancha. ¿La 375C es adecuada para la mayoría de los trabajos?
Usualmente uso ~350C con soldadura 63/37 (hierro de 80W) y creo que hace un poco de calor. ¡No estoy exactamente seguro de cuál es la temperatura correcta!
Eventualmente, la soldadura disolverá el cobre en el tablero, por lo que, aunque no es "ilimitado", aún se puede hacer docenas de veces (a menos que tenga 0.25 oz. de cobre o algo loco)
Lo que me funciona es hierro caliente, y poco tiempo. Cuando he levantado pistas es porque mi hierro estaba demasiado frío o mi punta era demasiado pequeña, lo que permitió que la soldadura se congelara un poco hasta la punta. @Nick T, ¿cómo disuelve la soldadura el cobre?
@Mark: de la misma manera que el agua disuelve el azúcar; es más lento y solo ocurre a altas temperaturas. Las placas ENIG pierden su recubrimiento dorado después de tan solo 3-4 ciclos de soldadura/trenzado.
no olvide la integridad de la señal. Mencionó ethernet/USB, por lo que algunas señales pueden ser de alta velocidad y las diversas opciones afectarán la impedancia característica de la traza, lo que puede causar problemas.
¿Va a cambiar eléctricamente las líneas Ethernet/USB? Estaba pensando que esto era para habilitar o configurar pines que no iban a ejecutarse a ninguna frecuencia real. La adición de interruptores u otra complejidad a las líneas de alta velocidad debe hacerse con cuidado.
@Nick - Sí, lo soy. Solo será Ethernet de 10Mb y USB 1.1. El procesador funciona a 72 MHz, por lo que existe un buen potencial para algunos bordes rápidos. Planeo poner algunas resistencias limitadoras de corriente en todas las E/S de la placa para ralentizar un poco los bordes.
Creo que deberías separar los puentes de gotas de soldadura de las resistencias de 0 ohmios. Si bien ambos requieren soldadura, las resistencias de 0 ohmios se pueden usar en una producción, mientras que no hay forma de preestablecer los puentes de gotas de soldadura a menos que se suelden manualmente cada uno. Para las placas de desarrollo que está rellenando a mano, cualquiera está bien, pero si hace algunas de estas cosas, la capacidad de tenerlas pobladas por la máquina podría ser importante.
¿Por qué mis ceros numéricos se convierten en letras oh?
@Nombre falso: según la fuente de su comentario y una comparación de '0 ohmios', no son la letra oh, son un cero, pero uno malo en eso. cero-oh: 0o. Si los escribe en LaTeX, se verán mejor: cero-oh:  0 o Sin embargo, los ceros recortados en todos los ámbitos estarían bien.
@Kevin Vermeer - Caray, qué fuente tan horrible.
@KevinVermeer ¿Qué quiere decir que tiene una resistencia real para la conmutación electrónica del bus?
@Dean: las otras son conexiones mecánicas. En mi ejemplo, estaba hablando de deshabilitar las interfaces USB o Ethernet con el puente. Los interruptores de bus electrónicos (al menos los baratos) tienen efectos parásitos significativos ("reales"): está pasando su señal a través de un transistor. Por el contrario, un puente de soldadura tiene un efecto de aproximadamente cero en la señal.
Los puentes se aflojan. En este momento estoy depurando algunas placas viejas que funcionan mal en el campo, todas estuvieron expuestas a altas temperaturas y todos los puentes se aflojaron. En tableros nuevos estamos usando alta temperatura. cambia ahora. Puede que eso no sea un problema para las placas de desarrollo, pero los puentes también pueden aflojarse si se cambian con frecuencia.

Respuestas (6)

Para placas de desarrollo directas (para su uso interno ), voy con un puente de soldadura o coloco dos espalda con espalda (3 almohadillas) para hacer un interruptor SPDT (aquí hay una huella que uso ). Si es lo suficientemente pequeño, es rápido tanto para cerrar como para abrir con un toque de trenza de soldadura o desoldadura. El uso de una resistencia real hace que sea mucho más difícil volver a trabajar con una plancha estándar.

Si esto es un producto (como en el caso de la placa de desarrollo Atmel STK500 es un producto ), debe usar algo como puentes o interruptores DIP, porque no quiere que un usuario tonto hurgue en su placa con una plancha de 1000 °F. Me inclinaría por los interruptores DIP si tiene más opciones o si va a colocarlo en un gabinete; de ​​lo contrario, los puentes serían más baratos.

La pregunta principal debería ser "¿ es algo que se cambiará como parte del uso normal? " Si la respuesta es sí, no es apropiado requerir un soldador y habilidades. Si es algo que un usuario final podría modificar de 1 a 5 veces (o preferiblemente alguien capacitado, por ejemplo, un técnico de laboratorio), un puente de soldadura podría estar bien.

Esta es una placa de desarrollo; será utilizado por estudiantes e ingenieros. Sin embargo, eso no significa que todos sean buenos con un soldador. ¿Cuántas veces puedes girar ese interruptor SPDT de gota de soldadura antes de que aparezca la almohadilla?
@reem, creo que mencionas el punto principal; si cambiar esto es algo que se espera como parte del uso normal, una mancha de soldadura es inapropiada. Actualicé mi respuesta.
Si es para el propósito de los estudiantes, déjelo en puentes. Creo que puede esperar que esas personas estén lo suficientemente calificadas para descubrir cómo colocar el puente, dónde, etc. Creo que un interruptor DIP es demasiado elegante/caro. La soldadura no es práctica. Si desea cambiar una configuración, 'debería' desconectar la placa y volver a trabajarla en el laboratorio de soldadura. Para mí: soldadura para configuración única, configuración de puentes para ajuste en un caso de prueba particular, interruptores DIP si requiere alguna interfaz de usuario.
Tuviste la mejor respuesta en general, así que te di la verificación, pero en realidad voy a usar la respuesta de Brian Carlton para las cosas de configuración y las redes de resistencias 5016 para la configuración (ya que de todos modos quiero unas pocas docenas de ohmios para ralentizar los bordes y detener eventos ESD)

Yo mismo he lidiado con esta pregunta varias veces. Claramente, hay un tiempo y un lugar para todas estas técnicas. Dicho esto, no conozco reglas o convenciones estrictas y rápidas que estén estandarizadas (o incluso necesariamente ampliamente acordadas). Mi opinión es:

  • La técnica de puente de soldadura/0 ohmios es apropiada para incorporar una "opción" en una placa que es "compatible", pero no en el caso de uso típico. Esto a menudo se denomina "opción de población", por lo que la idea generalmente es agregar el puente una vez o no agregarlo. Por lo general, no se usa para configuraciones que cambian más de un par de veces. Un ejemplo podría ser un enrutamiento de señal alternativo a través de un transceptor equipado opcionalmente.
  • La técnica de puente/cabecera es apropiada para situaciones en las que desea poder "romper" una señal, o para muy pocos ajustes de tipo "esto o aquello". Además, piense en usar esto cuando la configuración cambie con poca frecuencia. Por ejemplo, puede ser un punto de interrupción de la sonda de corriente o una configuración de "selección de voltaje".
  • La técnica del interruptor DIP es adecuada para los ajustes de configuración que pueden cambiar con frecuencia y requieren una interfaz de usuario robusta/permanente. Ejemplo tal vez "bits de dirección" para un IC.

Nuevamente, no es una respuesta autoritaria, sino mi opinión / reglas generales.

¿Con qué frecuencia se cambiará? Si solo muy ocasionalmente o incluso solo una vez, una almohadilla de soldadura está bien. Si espera que se cambie con frecuencia, optaría por el interruptor DIP. Los puentes están en algún punto intermedio.

Se cambiará aproximadamente una vez para cada proyecto o trabajo de tablero (suponiendo que no se cometan errores). Se debe escribir un nuevo código fuente y se deben construir nuevos circuitos en la placa antes de que desee un nuevo diseño.

No utilice interruptores DIP para algo que sale de casa. Los usuarios los cambiarán.

Pondría orificios de soldadura para los puentes, pero solo instálelos en el prototipo si los cambia con frecuencia. Pero por lo que describe (es decir, las variantes de la placa), me gustaría poner la configuración en su EEPROM -> se puede configurar en el software, menos área.

Lo siento, tal vez no fui lo suficientemente claro. Se va a otros ingenieros y desarrolladores, por lo que los cambios son buenos.
Me gusta la idea de la EEPROM; ¿ Quizás conectar algo como este interruptor FET de bus de TI? Lo he añadido a mi lista, ¡gracias por la idea!

Las almohadillas de soldadura están fuera. Solo di no. Absolutamente no quiere obligar a nadie a usar un soldador para poder usar su placa, INCLUSO SI son buenos con un soldador.

La idea de EEPROM/FET tampoco es una buena idea, porque no es fácilmente observable. ¿Cuál es el estado de ese FET? Necesita una suite SW para averiguarlo, y tal vez eso no sea suficiente: ¿qué pasa si algo extraño sucede entre lo que le dijo a SW que quería y lo que realmente sucedió en el FET?

Entonces, sus opciones son interruptores DIP o pines y puentes. También puedes hacer alfileres con una pistola de envoltura de alambre. Preferiría un poco el DIP, pero elija. Cualquiera de estos tres es mucho mejor que la soldadura/SW.

Entiendo sus puntos, pero creo que está ignorando argumentos opuestos (tamaño y costo). Siempre hay compensaciones.

Para las cosas que solo deben cambiarse "de una manera" [es decir, cambiarse una vez pero no volver a cambiarse], a veces he visto tableros con un cable físico soldado entre dos puntos y marcado para cortar. Es posible que solo funcione bien para tableros de retención, pero con el equipo de colocación adecuado podría funcionar con reflujo. (He visto resistencias de orificio pasante refluidas usando un corte debajo del cuerpo de la resistencia para que los cables queden planos sobre la placa; si el cable de puente permaneciera en su lugar durante el reflujo, no vería ninguna razón por la que no pudiera funcionar ).

también las pestañas de ruptura y las vías de perforación son opciones de cero partes para interruptores de configuración de un solo uso.