Cómo determinar los componentes eléctricos necesarios para el tablero de arranque

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Con el surgimiento bastante reciente de las tablas similares a Arduino / Raspberry, tengo un nuevo interés en los circuitos / electrónica. Tomé algunas clases introductorias en la licenciatura y seré honesto, fue bastante difícil. Dicho esto, siento que mi pregunta es bastante simple para una ingeniería eléctrica experimentada, pero me cuesta mucho encontrar una respuesta directa.

Cuando compro una placa de ruptura que consiste en un circuito integrado (IC), a menudo hay condensadores, resistencias, etc. colocados en línea con los pines del cabezal. ¿Para qué sirven? ¿Por qué no ponen esos componentes en el IC para empezar? El vendedor de la tabla de distribución generalmente envía las hojas de datos en el propio IC, pero no se dice mucho acerca de los condensadores adicionales, resistencias, etc.

Hipotéticamente, asumamos que quería construir mi propia tabla de ruptura para un Arduino / Raspberry basado en un IC seleccionado. ¿Cómo sabría qué capacitores, resistencias, etc. adicionales se necesitan para que la placa de ruptura funcione? ¿Qué tipo de preguntas debo hacerme para diseñar el circuito (s) que conecta el IC a los pines del encabezado? Sé que depende del IC y del tablero de destino, así que no estoy buscando una respuesta específica, pero ¿qué sucede si cambio el tablero de destino? ¿Qué pasa si cambio el IC? ¿Cómo influyen estos en el diseño?

Básicamente, estoy tratando de comprender mejor los condensadores, resistencias, etc. adicionales que se encuentran en las placas de separación. Puedo hacer más investigación por mi cuenta, pero al menos me gustaría obtener una explicación general que me ayude a orientarme en futuras investigaciones.

    
pregunta ThatsRightJack

3 respuestas

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Muchas veces, lo que usted llama una tabla de ruptura es de hecho un circuito completo.

Las otras partes son todas las cosas necesarias para que funcione, a menudo implementadas desde un circuito recomendado en la hoja de datos.

Una tabla de ruptura en el sentido habitual es solo una tabla en la que puedes colocar un chip pequeño o complicado y tener conexiones manejables mediante cables o pasadores de la placa de pruebas.

Usted descubre lo que pasa en la placa al observar lo que se necesita para hacer que un circuito funcional (voltaje de alimentación, señales de control necesarias, componentes adicionales, etc.) lo obtenga de la hoja de datos.

Luego, mira y ve lo que puede suministrar su placa principal (Arduino o lo que sea).

Supongamos, por ejemplo, que su chip externo necesita 3.3V. Bueno, hay 3.3V disponibles desde el Arduino. Multa. Sólo, el chip es un ADC de 24 bits. El 3.3V del Arduino es realmente desagradable, por lo que puede incluir un regulador separado en la placa de ruptura o filtrar fuertemente el 3.3V del Arduino.

Ahora, la potencia de 3.3V para el ADC significa que también usa niveles lógicos de 3.3V. ¿Puede el Arduino aceptar eso? ¿Puede el ADC tolerar el nivel lógico de 5 V del Arduino? Si no, incluye el cambio de nivel lógico en tu ruptura.

Luego, obtienes principios de diseño generales.

En nuestro ejemplo de un ADC, necesitaremos desacoplar los condensadores en los pines de alimentación del ADC. Casi cualquier chip necesita esto. Ya sea para evitar que su ruido de conmutación moleste a otras partes, o para evitar que el ruido de otras partes cause un problema al chip que está mirando.

Por lo tanto, hay mucho que entra en ello. No existe una solución simple "rocíe un montón de resistencias y condensadores sobre ella como polvo de duendecillo".

Lo que necesita para un ADC es diferente de lo que necesita para un controlador de relé es diferente de lo que necesita para que un sensor sea diferente de otras cosas.

Caso por caso, lo que sea necesario / necesario para que funcione y hacerlo seguro.

En respuesta a los comentarios de OP:

Muchas hojas de datos incluyen circuitos de ejemplo. Muchas veces, los ejemplos también son los circuitos que se utilizan cuando el fabricante mide el rendimiento real del chip; siguiendo esas recomendaciones, debe obtener el rendimiento como en las tablas de datos en la hoja de datos. Las buenas hojas de datos también mencionan por qué se eligieron ciertas partes.

Entonces, cuando diseñas una tabla de ruptura (o cualquier otro circuito que use un IC en particular), comienzas mirando la hoja de datos y los ejemplos que da.

Independientemente de si la hoja de datos proporciona o no un ejemplo, tendrá que hacer coincidir las conexiones de la ruptura con lo que el dispositivo base espera y proporciona.

Ya que su dispositivo base ya está seleccionado (Arduino o Pi o lo que sea), se familiariza con él primero: qué niveles de señal espera, qué potencia puede proporcionar a los dispositivos externos, cómo puede comunicarse con los circuitos externos, etc. , busca un circuito integrado o circuito que proporcione cualquier función que necesite. Encuentre uno que coincida con sus requisitos funcionales y que también pueda comunicarse fácilmente con su dispositivo base.

Tal vez encontrará que ningún IC que cumpla con los requisitos funcionales puede comunicarse fácilmente con su dispositivo base. Bueno, puede agregar circuitos para que sea posible (por ejemplo, un cambio de nivel para que un IC de 1.8 V pueda hablar con un Arduino de 5 V). O bien, realice una copia de seguridad y reconsidere el dispositivo base; podría ser más simple en general usar algo que puede dirigirse de forma nativa a su dispositivo externo.

Por lo tanto, elija un extremo y trabaje desde allí. Podría terminar haciendo un par de bucles de ida y vuelta, bueno, sucede.

Puedes usar programas como LTSpice para simular circuitos antes de construirlos, pero no todos contienen modelos de todos los circuitos integrados. No soy un gran fan de ellos. Todos tienen imprecisiones en algún lugar, y como principiante (o aficionado como yo) no sabrás cuándo un circuito está fallando porque es malo o porque has golpeado una de esas arrugas extrañas en el software.

Elija algo interesante y vea qué se necesitaría para lograrlo. Para comenzar, use los módulos disponibles: esto le brinda cierto éxito y progreso visible.

Vea cómo funcionan los módulos y cómo están diseñados.

En su próximo proyecto, considere algo que necesita un circuito externo simple. Mire cómo otros lo logran, luego arme un circuito que crea que funcionará. Constrúyelo en un tablero o perfboard para probarlo. Repárelo, mejore, haga un PCB para que pueda instalarlo permanentemente en su dispositivo.

Puede publicar circuitos aquí y pedir ayuda cuando no funcionan (o no funcionan bien). Sin embargo, debe publicar sus diagramas de circuitos (y muchas veces el diseño o una imagen de su tablero) cuando hacer. Haga preguntas directas en lugar de preguntas abiertas. (Malo: "Critique este diagrama de circuito de cinco páginas." Bien: "Este amplificador está oscilando. Aquí está el circuito. ¿Qué he hecho para que sea inestable?")

    
respondido por el JRE
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A veces, los componentes son externos al IC porque son difíciles o costosos de hacer con el proceso del IC. A veces se usan componentes externos para programar el IC para hacer ciertas cosas.

Los condensadores son dos placas conductoras de un área determinada, separadas por un aislante. El área, bienes raíces, es costoso en un IC, y varias capas, el número de pasos de procesamiento, también es costoso. Los dieléctricos disponibles que son compatibles con el proceso de silicio solo tienen una K. baja. Todo esto significa que los valores por encima de unos pocos pF se implementan generalmente fuera del chip por preferencia.

Aunque los conjuntos de resistencias de proceso estándar en el chip siguen muy bien, tienen una tolerancia absoluta muy baja. Si se necesita algo mejor que un poco de precisión, generalmente es más económico poner esa resistencia fuera del chip. Las resistencias estándar se sientan en un pozo y, por lo tanto, no pueden salir de los rieles eléctricos. Un resistor aislado es posible, pero toma más área y por lo tanto es más caro.

Una parte se venderá a menudo con funciones 'pin programables'. Se necesitarán componentes externos para establecer voltajes y corrientes en ciertos pines para controlarlos.

Todos los circuitos integrados tienen algún grado de protección de entrada, casi siempre diodos desde pines hasta rieles. Una resistencia de serie externa puede mejorar significativamente el manejo de potencia de estos, al limitar la corriente máxima que puede fluir. Esto puede ser útil en una tabla de ruptura diseñada para ser manejada / utilizada por aficionados.

    
respondido por el Neil_UK
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Un panel de ruptura está diseñado para facilitar las funciones de la interfaz para un propósito limitado. Un IC digital VLSI, como un chip ARM, tendrá una gran cantidad de componentes analógicos en el interior para relojes y PLL, pero en lugar de limitar las funciones analógicas en su interior, se deja para usar el diseño de interfaz para una protección adicional de entrada, indicadores de salida, filtros de entrada, corriente de salida limitadores, optoaisladores o componentes de temporización del usuario, tiempo de reinicio de encendido, cambiadores de nivel, etc. con concesiones en las elecciones hechas para cada uno.

Un IC está diseñado para satisfacer una necesidad del mercado de funciones específicas con las variaciones multiusos más amplias para analógico y algunas variaciones para la configuración del reloj en funciones digitales, por ejemplo. Por supuesto, el filtrado se debe hacer externamente para optimizar el costo y la colocación de las piezas, ya que los CI están limitados a los valores de C que pueden incorporarse, y la complejidad de los procesos y los procesos de los bienes raíces de silicio afectan el costo de los CI.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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