«Сотовая» макетная плата

Автор оригинала: Dave Rowntree
  • Перевод


В очередной раз задумавшись о прототипировании электроники, автор также задался вопросом: какая топология макетной платы окажется оптимальной (в смысле, наиболее гибкой) для работы с небольшими SMD-компонентами, в частности, в корпусах, подобных SOT23-3.

Вариантов много, но в основном у них «растут ноги» из оригинальной топологии Veroboard — плата с двумерным массиом отверстий с шагом в 0,1 дюйма, с горизонтальными проводниками, которые можно разрезать где требуется. Есть также варианты с контактными площадками, никак между собой не соединёнными, с соединёнными попарно, и даже вообще без печатных проводников.


Плата Veroboard. Источник: Википедия

Права на название Veroboard много раз переходили от одной компании к другой, пока не вернулись к английской компании Vero Technologies, рядом с которой живёт автор. Как-нибудь он может даже туда заглянуть. Известны также названия perfboard, stripboard.

Далее, идут платы типа breadboard, не требующие пайки, что позволяет многократно переделывать схему и менять компоненты без их повреждения. Но такие платы, в отличие от предыдущих, непригодны для работы с SMD-компонентами, если к ним не припаять ножки. К таким платам относится, например, Adafruit Perma-Proto.


Плата Adafruit Perma-Proto. Источник: сайт Adafruit

Следующий вариант — поместить на одну универсальную плату как можно больше разных видов контактных площадок, чтобы подошли к максимально возможному количеству видов компонентов. Как, например, сделано в Universal Prototyping Board от Mike's Electric Stuff.


Universal Prototyping Board от White Wing Design. Источник: whitewing.co.uk

Такое, конечно, при очень большом желании можно сделать и «на коленке» ЛУТом, но проще купить. Но сейчас — совсем не об этом. Автор размышляет о наиболее удобной плате для каскада на трёхвыводном компоненте в корпусе SOT23-3. Какая топология для него наиболее оптимальна? А если это МОП-транзистор? А если линейный стабилизатор? А почему на схемах обычно так много прямых линий? Что ещё может быть вместо них?

Если задаться целью заполнить двумерное пространство одинаковыми геометрическими фигурами без промежутков (на самом деле, небольшие промежутки всё же понадобятся для изоляции площадок друг от друга), на роль этих фигур подойдут, в частности, треугольники, прямоугольники и шестиугольники, данная задача называется замощением. Если площадки треугольные, к каждой из них можно припаять выводы до трёх компонентов:



Если прямоугольные — до четырёх:



Ну а если шестиугольные — соответственно, до шести:



Комбинируя эти фигуры, можно получить «макетку», интересную с точки зрения скорее искусства, чем практики:



«Сотовую» плату интересно сделать так, чтобы схему можно было собрать независимо от порядка выводов у трёхвыводного компонента. Площадки, обозначенные красным (1), зелёным (2) и синим (3) цветами, идут к расположенному внизу месту впайки компонента в корпусе SOT23-3, площадки, обозначенные буквами A, B, C с цифрами, а также с обозначениями Vcc и Gnd, соединяют плату с внешними цепями через маленькие дополнительные площадки, к которым можно припаять гребёнку. Поскольку все одноимённые площадки (A, B, C, Vcc, GND) соединены между собой, выводов у гребёнки всего пять. Площадки, обозначенные белым цветом, изначально предназначены для подачи питания, но их роль можно переназначать. Обратите также внимание, что у площадок, обозначенных серым цветом, по два буквенно-цифровых обозначения: одно сверху, другое снизу.



В качестве «мостиков» между любыми двумя соседними площадками можно применять двухвыводные SMD-компоненты в корпусах 0603. Это могут быть резисторы, керамические конденсаторы, диоды, даже небольшие катушки индуктивности и др. Также в таких корпусах бывают и перемычки, но их проще сделать из кусочков жёсткого лужёного провода.

Вариантов схем, которые можно собрать на такой плате, очень много. Например, эмиттерный повторитель:



Превращается в:



Каскад с вольтодобавкой:



Он же на плате:



Параметрический стабилизатор:



На плате, контакты гребёнки использованы нестандартно: A — вход, Vcc — выход:



Фазосдвигающий генератор:



На плате, снова нестандартное использование площадок: A — питание, Vcc — выход:



Автор спроектировал следующий рисунок платы:



И представил себе, как он будет выглядеть, если набить его компонентами под завязку:



Необходимые файлы в формате KiCAD лежат здесь под GPL v3.

И вот платы приехали из Китая по $2 за 10 штук:



От переводчика: лучше было бы «соты» сделать значительно меньшего размера, заполнить ими всё пространство платы, никак их между собой не соединять, шелкографией ничего не закрывать, на гребёнки и спец. место для SOT23-3 ничего не выводить и вообще их не предусматривать. SOT23-3 можно припаять прямо к трём любым площадкам как-то так:



Понятно, что в этом случае придётся помещать на плату не только компоненты, но и перемычки произвольной формы, как на обычных макетных платах. Преимущество, состоящее в возможности припайки к одной площадке до шести SMD-компонентов, при этом сохраняется.
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 34

    +2
    на роль этих фигур подойдут треугольники, прямоугольники и шестиугольники

    Не совсем по теме статьи, но плоскость можно замостить не только треугольниками, прямоугольниками и шестиугольниками. Очевидно, что на эту роль хорошо подходят и параллелограммы, а также не совсем очевидным способом подходят «несколько» видов выпуклых четырехугольников и пятиугольников. В общем, задачу давно решают геометры и они неплохо продвинулись в этом плане. Кому интересно, начать можно в вики Замощение (геометрия)
      0
      Спасибо, поправлю.
        +1

        Но ведь прямоугольник, очевидно, параллелограмм...

          +1
          Да, но не всякий параллелограмм — прямоугольник.
          +1
          Строго говоря, в этом перечислении стоило бы заменить прямоугольники на квадраты — тогда это будет перечисление правильных многоугольников, пригодных к замещению.

          Неправильных, конечно, куда больше.
          +1
          И вот платы приехали из Китая по $2 за 10 штук:

          Поделитесь, пожалуйста, ресурсом с такими ценами.
            +3
            JLPCB, например, правда там $2 — само производство и еще от $5 до $12 за пересыл в зависимости от размера.
              –2
              Автор пишет о некой скидке от HASL.
                +2
                HASL — это горячее лужение в потоке воздуха, самое дешевое финишное покрытие печатных плат.
            0
            del
              +1
              У меня jlcpcb.com первый заказ с доставкой так(2 $) вышло 5 шт 10*10 см.
                +1
                На pcbway вообще скидка 5 $ на первый заказ + реферальная программа.
                Но даже без этого, у меня двуслойки у них выходят дешевле, чем JLPCB (за счёт чуть более дешевой доставки). А вот с многослойными ситуация обратная. По качеству ни к тем ни к другим претензий не имею (хотя заказывал мало, по правде говоря).
                PS
                Речь веду об «акционных» 10шт 10*10см. При выходе за пределы количества и габаритов ситуация может измениться. Так что проверяйте и выбирайте выгодный для себя вариант)
                  +2
                  У pcbway цена резко взлетает, если заподозрят, что на «акционной» 10x10 разместили несколько плат.
                    +1
                    Вот и я о том — выгода кроется в деталях и однозначно я никого из них не рекомендую. Мне, например повезло провернуть это действие незамеченным. Тут уж как повезёт.
                      +1
                      Т.е. если на одной плате 10x10 у меня будет несколько устройств?
                      А то развел сейчас так, что получилось вроде как одно устройство — дорожки идут между разными блоками, но можно разрезать. Или речь о другом?
                        0
                        Если блоки отличаются, соединены и линий разреза(разлома) не нарисовано(не высверлено), то скорей всего не заметят. Попробуйте залить файл гербера на проверку, обычно через 5-30 минут (в зависимости от сложности платы) они вам выставят результат(если гербер прошел проверку, если нет — рекомендации как поправить) и конечную сумму для оплаты. А дальше можете либо отказаться от заказа (удалить со страницы заказа), либо оплатить заказ.
                        Вообще, если заказываете плату в первый раз, то pcbway самое то — охотно идут на контакт, можно общаться с их работниками, которые занимаются вашей платой, спросить у них подсказки, как сделать лучше, в последний момент бесплатно отменить запуск платы в производство и прислать им исправленный вариант. Картину портит только их отношение к панелизации.
                        С панелизацией неплохо у elecrow, цена за плату та же, даже если на ней явно видно куча мелких плат и линии разреза. Но им и плевать на ваш гербер и косяки на нем — как прислали, так и сделают, даже не уведомят. Поэтому для начинающих не очень хорошо. Зато потом выходит дешево.
                        По моему личному рейтингу, с учетом доставки, вышло так (от дорого к дешево):
                        PCBWAY
                        JLPCB
                        ELECROW
                        Качество у все примерно одно и тоже, плюс — минус. Явных проблем ни у кого не было, у всех попадались платы с неравномерно нанесенной(пошла волной) зеленкой или поплывшими надписями.
                          –1
                          Накидал на 10х10 макросов без разделения и крепежа для экспериментов и пытался заказать — PCBWAY написали это panel, слушать ничего не стали, сами никаких аргументов не привели, выставили 35 $, думаю с браком тоже разговаривать не будут.
                          В итоге заказал на пробу jlcpcb.com и elecrow.com
                            +1
                            Брак PCBWAY исправляют без проблем, на одном из заказов вместо отбракованных плат прислали с золотым покрытием — компенсация за увеличение срока изготовления на 3 дня.
                            +1
                            Спасибо вам за развёрнутый ответ!
                            Да я всё никак не попробую заказать. Все схемки в одном экземпляре пока ЛУТом кое-как. Но думаю что как раз скоро наберётся на первый заказ, уже три небольших платки по 5 шт. В принципе я дома их ножницами режу так что можно и без пропилов:) И даже можно эти платки-блоки соединить по шине i2c и питанию — будет как одно устройство.
                            Кстати не знал, что там настоящие человеки смотрят, думал — роботы софт
                              +1
                              У pcbway цена резко взлетает, если заподозрят, что на «акционной» 10x10 разместили несколько плат
                              Ох и повоевал я с ними. Загрузил три заказа 100*100, в каждом от 3 до 7 плат (неодинаковых). При первой загрузке один из трёх заказов оценили как «панелирование». Я с дуру убрал все три заказа, и потом ещё несколько дней подсовывал в разных вариациях (разворачивал платы, убирал некоторую разметку по линиям разреза, и т.д.) В этот раз уже загружал по одному, до тех пор, пока не проходили. Получилось, как в
                              анекдоте
                              Китайцы взломали сервер Пентагона.
                              1. Каждый китаец попробовал один пароль.
                              2. Каждый второй пароль был «Мао Цзедун».
                              3. На 74 357 181-й попытке- сервер согласился, что у него пароль «Мао Цзедун»
                              Зато в результате 3 заказа по 11 плат 100*100, и 1 см.кв. обошёлся мне в 1 цент с учётом затрат на доставку. Это при том, что доставка в Украину дороже в 1,5 раза, чем в Россию, да и вес приличный вышел.
                              И о каждом подозрительном месте на заказе сообщали письмом, за что я очень благодарен. А главное, можно онлайн отслеживать этап производства. И вот уже в процессе производства я нахожу критическую ошибку, шесть переходных отверстий непереходные, то есть общий провод разорван в трёх местах. Перемычки впаять практически нереально. А этап металлизации переходных отверстий буквально через час. Думаю «рискну, что уже терять», и сообщаю в службу поддержки. Ответ ожидаемый, мол поздно уже, извините. Так вот, когда я рассматривал полученные платы, отверстия оказались такими, как нужно! Иначе, как чудом, это не назовёшь. Вобщем, благодарности моей нет предела. И даже не знаю, кого благодарить.
                                +1
                                Вместо благодарности следующий заказ честно укажите число плат в заказе)
                                  +1
                                  При стоимости в 45 у.е. за заказ вместо 5 мне это точно не нужно. Я бы тогда заказал 7 отдельных плат по 5, а не заплатить 45 и разрезать самому.
                        +3
                        Топологически сетка шестигранников совпадает с сеткой кирпичной кладки…
                          +2
                          Да, к прямоугольным площадкам, расположенным в «кирпичном» порядке, тоже удобно SOT23-3 подключать, и соединений с соседними площадками тоже может быть шесть.
                          +2
                          Смотрится красиво, но что-то мне подсказывает, что использование пространства тут неоптимально.
                            +2

                            Интересно, но не подходит для компонентов с большим количеством ног, чем три.

                              0
                              Можно воссоздать схему «Электроники Микроконцерта», там двух- и трёхногие SMD.
                              +5

                              То чувство, когда комментарий переводчика в конце оказался полезнее самой статьи.

                                +1
                                image

                                image
                                  +1
                                  Это случайно не из НУОУ (КВЗРІУ)? Если да, то это мой отец внедрил в 80-х.
                                    +1
                                    Вытянуто из просторов интернета. А сохранилась ли какая-нибудь документация и/или методические разработки? Очень интересно ознакомиться!
                                +2
                                image

                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                Самое читаемое