Semplici trucchi per ridurre al minimo “Incrociate

Giacobbe del Benin | 02 giugno 2022

Uno dei problemi più comuni che vedo con lo schema e il layout del PCB sono i cavi incrociati. Ad esempio, il progettista ha collegato la linea di trasmissione delle periferiche USART alla linea di trasmissione del dispositivo ricevente anziché alla linea di ricezione. Il progettista pensava di aver capito bene, ma forse ogni dispositivo ha specificato cosa significano Tx e Rx da una prospettiva diversa. Date due scelte, la legge di Murphy garantisce che selezioneremo la scelta sbagliata nel 100% dei casi. Questo post esplorerà alcuni trucchi PCB che i progettisti possono utilizzare per recuperare da un errore di filo incrociato.

Quando scopriamo di aver scambiato le linee Tx/Rx o CTS/RTS, sappiamo al 100% che dovremo tornare indietro e rielaborare la grafica del PCB per sistemare le cose. Nel frattempo, gli ingegneri elettrici e gli sviluppatori di software avranno bisogno di queste schede per i test. Di solito vedo i designer dare per scontato che riusciranno a farlo bene al primo tentativo. Partendo da un presupposto sbagliato, il progettista o il consiglio d'amministrazione sarà costretto a seguire una fastidiosa procedura che prevede:

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Anche se questo riparerà i collegamenti elettrici, il risultato è un pannello Franken delicato e soggetto a guasti.

I progettisti dovrebbero disporre la loro tavola aspettandosi che ci siano errori; dopo tutto, siamo solo umani. Esaminiamo ora due trucchi per facilitare la rielaborazione di tali errori.

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Il primo trucco che i progettisti possono utilizzare è quello di includere due via su ciascuna traccia, come mostrato nella Figura 1. I via offrono qui due vantaggi. Innanzitutto, viene data una posizione ben visibile alla traccia per recidere la connessione tra i due dispositivi. In secondo luogo, i vias fungono da luogo perfetto per saldare i fili! Possiamo utilizzare un filo di rilavorazione e saldarlo nei due via, supponendo di averli dimensionati correttamente. Il tempo richiesto per la rilavorazione è minimo e la correzione della scheda è molto più robusta. Anche se sappiamo che gli sviluppatori del software probabilmente romperanno i cavi in ​​qualche modo, ci vorrà più tempo e, quando lo faranno, la riparazione sarà semplice poiché non si tratterà di una traccia rotta.

Figura 1 – Includere due via su ciascuna traccia per facilitare gli errori di taglio e ponticello dei cavi incrociati.

Usare un paio di via è una soluzione ragionevole, ma non mi piace dover tagliare le tracce sulla scheda. Inoltre, non mi piace dover aggiungere ulteriori fori nel PCB, in parte perché ciò può aumentare il costo della scheda. (Anche se, onestamente, l'aumento dei costi è minimo e fornisce punti di test aggiuntivi per il debug, il che è sempre vantaggioso). Se sto progettando un PCB, aggiungerò resistori in linea sulle tracce, come mostrato nella Figura 2.

Figura 2 – L'utilizzo di un resistore in linea fornisce rapidamente una traccia pretagliata e dei pad per saldare i cavi dei ponticelli.

Se il progettista non commettesse errori nel disporre la scheda, popolerebbe un resistore da 0 ohm da $ 0,001. Tuttavia, in caso di errore, il comitato è pronto a risolvere la questione in pochi minuti.

Il trucco del resistore in linea è essenzialmente la stessa idea dietro il trucco del multiplo via, tranne per il fatto che abbiamo meno lavoro! I pad per i resistori in linea “tagliano” automaticamente la traccia per noi. I pad forniscono anche un eccellente punto di saldatura per saldare i fili dei ponticelli alle giuste connessioni! Ancora una volta, consiglierei di fissare i fili saldati per evitare che eventuali sollecitazioni sollevino i pad dalla scheda e la danneggino.

Errori schematici e PCB sono destinati a verificarsi. Non importa quanta esperienza hai, prima o poi ci sarà un problema. Piuttosto che dare per scontato che riusciremo a farlo bene al primo tentativo, pianifica gli errori. I problemi di cavi incrociati con le coppie Tx/Rx e RTS/CTS possono essere facilmente risolti su schede prototipo con rilavorazioni minime utilizzando resistori in linea o aggiungendo qualche via extra alle tracce. Sarai felice di aver pensato al futuro quando avrai una dozzina di schede che devono essere rielaborate.

Jacob Beningo è un consulente di software incorporato che lavora con clienti in più di una dozzina di paesi per trasformare radicalmente le loro attività migliorando la qualità dei prodotti, i costi e i tempi di commercializzazione. Ha pubblicato troppi blog per contare l'architettura, i processi e le tecniche di sviluppo del software incorporato, è un oratore e formatore tecnico ricercato e ha conseguito tre lauree, incluso un Master in Ingegneria presso l'Università del Michigan. Puoi contattare Jacob all'indirizzo [email protected] e iscriverti alla sua newsletter mensile Embedded Bytes.