Speciální problémy ve schematickém zachycení
Zjistěte více o heterogenních a homogenních sběrnicích, speciálních balíčcích CI a dalších!
Tento článek je sbírkou konkrétních témat o vytváření schematických diagramů. Témata jsou věci, na které myslím už roky. Doufám, že vám budou užitečné.
Tento článek přináší zkušenosti s vytvářením schematických symbolů a vytvářením základních diagramů.
Spousta kusů hmoždinek
Zde je symbol nejvyššího počtu pinů, který jsem našel při rychlém hledání knihoven KiCAD. Pro mě je to příliš intenzivní a naprosto zbytečné. Proti takovým věcem musí existovat pravidlo! Prošel jsem některými svými schématy a zjistil jsem, že můj práh je asi 100 jehel. Vytvořil jsem přes 100 pinů a vždy více jednotek na část.
Odděluji některé z mnoha kolíků rozdělením kolíků do funkčních skupin. Například FPGA bude mít jednu jednotku pro všechny napájecí a uzemňovací piny. Jiná jednotka bude mít všechny piny spojené s konfigurací součásti. Pak existuje více než jedna jednotka pro I / O piny.
Zde je jednotka pro konfigurační piny FPGA.
Tento symbol lze umístit kamkoli, co má ve schématu smysl. V tomto případě spolu s konfigurační pamětí IC a konektorem JTAG používaným pro programování a ladění. Na stránce jsou také různé věci, které potřebují domov.
Tady je jednotka s napájecími a uzemňovacími kolíky.
V napájecích kolících není moc struktury. Existují dva typy napájecích pinů ve dvou skupinách: interní napájení v jedné skupině a napájení I / O v jiné skupině. Ostatní zařízení mají mnohem složitější energetické struktury a budou vyžadovat více skupin. Tato jednotka je na stránce obsahující regulátory napětí a obvody monitorování výkonu.
I / O piny jsou rozděleny do čtyř jednotek. Zde je ovladač zobrazující přibližně 25% I / O.
Součásti Altera (nyní Intel) mají obvykle vnitřní propojení se zřetelnou strukturou řádků a sloupců. V této části je rychlost I / O rychlejší pro I / O připojené k propojení linek a nižší pro I / O vázané na sloupce. Jelikož se jedná o design s vysokou rychlostí, musel jsem přemýšlet o tom, které signály jsou připojeny k řádkům nebo sloupcům, a vytvořil jsem symbol, který mi pomohl s přiřazením pinů. Vidíte, že tato jednotka má všechny „řádkové“ piny. Řádky jsou také seskupeny samostatně (ŘÁD A, B, C atd.). Toto uspořádání ukazuje další funkce časování v zařízení.
Zvažte seskupení I / O do programovatelných zařízení, aby odrážely funkčnost součásti v konkrétním designu. Pro mě je v pořádku, pokud další práce se speciálními symboly pomáhá s návrhem a porozuměním obvodu.
Hierarchie
Obrysy více stránek lze obecně uspořádat dvěma způsoby, přímými nebo hierarchickými. Plochá rozvržení používají přímé odkazy list-to-page. Značka obvykle vychází z okraje jednoho listu a objevuje se vedle jiného listu. Hierarchie používá „hierarchický blok“ na stránce k reprezentaci jiné stránky. Připojení k čepeli se provádí připojením k bloku. Stránka může mít více hierarchických bloků. Úpravy bloků a stránek mohou být velmi podobné adresáři souborů v počítači. Obvykle existuje “kořenový list” velmi podobný rootkitu.
Hierarchie se používá pro dva hlavní účely. Nejprve poskytuje logickou strukturu ve schématu a způsob navigace po stránkách konzistentně se signálními odkazy. Ten umožňuje obvody nakreslit jednou na stránce, ale opakovat je několikrát pomocí více hierarchických bloků odkazujících na stejnou stránku.
Použití hierarchie je mocný způsob uspořádání rozložení. Zvyknout si na tento typ konstrukce vyžaduje určitou práci. Stalo se však pro mě velmi důležité. Používám to natolik, že nikdy nemám přímé odkazy list-to-page použité v plochém rozvržení. Stránka je vždy propojena hierarchickým blokem. Jemným efektem je schematický pohled na trojrozměrný blokový diagram. Líbí se mi, jak to dokumentuje rozložení a umožňuje rychlé a snadné hledání věcí.
Zde je domovská stránka 20kanálové desky vysokonapěťového zesilovače. Samozřejmě není možné vidět podrobnosti. Jak však hierarchické bloky vypadají, můžete vidět jako blokové schéma.
Dávám poznámky k seznamu, které obvody jsou v každém bloku. Když kliknete na blok, je snadné něco najít. Ne tady, ale v jiných designech jsem na kořenovou stránku přidal bloky bez obvodových odkazů, ale referenční stránky s poznámkami a diagramy. Používání podobných bloků funguje jako obsah s odkazy.
Uprostřed vidím sběrnici I2C se třemi signály: I2CSDA, I2CSCL a I2CINT. Kdybych jen mohl řídit další téma, „heterogenní autobus“! Mohl bych kondenzovat tři řádky v jednom řádku!
Homogenní a heterogenní autobusy
Všechny schematické programy, o kterých vím, podporují agregaci více sítí s podobnými názvy na jedné „sběrnici“. Termín původně pochází ze seskupení signálů na sběrnici nebo adresní sběrnici. V níže uvedeném diagramu tato funkce seskupuje tokeny s názvem „SHDN“ následované pořadovými čísly. Tomu se říká „homogenní“ autobus.
Ve středu diagramu je rozhraní SPI se čtyřmi signály: SS, SCK, SDI a SDO. Jedná se o funkční skupinu a je užitečné je všechny kombinovat a pro všechny použít jeden řádek a jedno jméno. Některé schematické programy umožňují seskupení signálů do „heterogenní“ sběrnice. Pro tento typ sběrnice neexistuje žádný standardní název. Altium tomu říká „signální postroj“. OrCAD používá výraz „NetGroup“. Všechny autobusy jsou v Eagle heterogenní. KiCad tuto funkci vylepšuje a nazývá ji „Skupinový autobus“.
Heterogenní sběrnice vytvořená v Eagle pro čtyři sítě ve schématu.
Podle mého názoru poskytuje heterogenní sběrnice logickou strukturu schématu a snižuje složitost.
Speciální IC balíčky
Mechaničtí designéři se stali velmi chytří při řešení stále menšího tepelného managementu a problémů s formovým obalem. Některé z vašich návrhů však způsobují odkazy, které je třeba zobrazit schematicky. Snažím se zahrnout do schématu jakýkoli prvek balíčku připojujícího se k síti. Na schématu by měl být například otvor pro montáž desky pro pouzdro konektoru nebo tepelný jazýček v části, která se připojuje k GND nebo k napájení. Zde jsou dva příklady balíčků s funkcemi, které se vážou k napájení nebo GND.
Část vlevo má kovovou přírubu, která je obvykle připájena k měděné oblasti nad deskou, aby se rozptýlilo teplo. Ve spodní části pravé části je „exponovaná podložka“ připájená k měděné ploše. V obou případech je příruba nebo podložka obvykle elektricky připojena k IC.
Toto schéma ukazuje, jak používám exponovanou podložku pro regulátor napětí pomocí správného obalu.
Kolíky 1 až 5 jsou normální kolíky. Přidal jsem Pin 6 a připojil jej k GND, aby představoval elektrické připojení odkryté podložky. Zahrnul jsem také 6 tepelných cest, které vedou teplo shora dolů přes měděná pole. Stopy jsou zahrnuty v diagramu, protože vytvářejí elektrické připojení. Zde je výsledek:
Otázka: Kdy 64pinová část není 64pinová část?
Odpověď: Pokud jde o balíček „E64“.
Při vytváření symbolu pro tento díl okamžitě uvidíte, že v dílu nejsou žádné kolíky! Komentátor na fóru Intel tvrdil, že se jedná o špičkovou technologii, která využívá kvantový efekt a nevyžaduje uzemnění. Né moc dobré. Podlaha je odkrytá podložka pod dílem. Zde je nákres dna s podložkou uprostřed.
Chcete-li se s takovým dílem vypořádat, jednoduše přidejte Pin 65 k symbolu. Poté jej připojte k GND ve schématu. Nezapomeňte do osnovy přidat poznámku! Datový list naznačuje, že podložka je pouze pro elektrické připojení a nemá žádnou tepelnou funkci. Návrhář desek plošných spojů to bude muset vědět!
Bonusové téma
Schematická schémata „starých časů“ byla často ručně kreslena profesionálním malířem. Čas od času si můžete dát pauzu a nastínit něco, co zapálí vaši představivost. Zde je příklad diagramu Tektronix.
