Forum: Platinen Entwurf USB-UART-Converter, KiCad, bitte um Review


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Johannes T. F. (jofe)



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Hallo,

ich möchte mir gern für meine Mikrocontroller-Experimente ein paar 
USB-UART-Umsetzer mit dem MCP2221(A) und galvanischer Trennung bauen und 
habe dafür eine Platine entworfen. Da es mein erster zweiseitiger 
Entwurf ist und zudem auch der erste, den ich (bei JLCPCB) fertigen 
lassen möchte, würde ich ihn gern hier erstmal vorzeigen und um Hinweise 
bitten, was ich evtl. besser machen könnte.

Die Abmessungen und die mittige Bohrung sind für das Gehäuse 
https://www.reichelt.de/ch/de/kunststoff-halbschale-123-x-70-x-14-5-mm-sd-10-gr-halb-p149274.html 
ausgelegt, und die Design Rules unter 
https://jlcpcb.com/capabilities/pcb-capabilities habe ich, soweit 
möglich, in KiCad eingestellt; alle DRC-Fehler und -Warnungen sind 
bereits beseitigt.

Zur Schaltung: auf der UART-Seite besteht eine Trennung via 
6N137-Optokopplern und nachgeschaltetem Bustreiber 74HC125 vom 
anzuschließenden Mikrocontroller. Der Grund dafür ist, dass mich bisher 
oft Masse-Brummschleifen beim Messen mit dem Oszilloskop gestört haben, 
die ja entstehen, wenn die untersuchte Schaltung sowohl durch den über 
USB angeschlossenen PC als auch durch das Oszi geerdet wird. Die 
Schaltung (außer dem Bustreiber) habe ich bereits auf einer 
selbstgeätzten einseitigen Platine aufgebaut und erfolgreich verwendet. 
Der 74HC125 ist nun noch hinzugekommen, damit ich RxD und TxD des 
ausgangsseitigen UARTs für UDPI direkt verbinden kann (deshalb auch R9).

Unsicher bin ich mir insbesondere noch, ob die GND-Verbindungen an den 
ICs so in Ordnung sind, oder ob man da noch mehr Vias zur unterseitigen 
Massefläche macht. Mir fehlt da halt noch die Erfahrung.

Den Schirm der USB-Buchse habe ich nicht mit GND verbunden, weil ja 
Kabelschirmungen nur an einem Ende geerdet werden und das vermutlich 
bereits an der PC-Seite passiert. Bei einer Internetrecherche dazu hatte 
ich allerdings widersprüchliche Aussagen gelesen, die mich wieder 
verunsichern, ob das so korrekt ist.

Vielen Dank schonmal für alle konstruktiven Kritiken und Tipps.

Grüße und einen schönen Sonntag

von Christian M. (christian_m280)


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Na die mittlere Bohrung ist schonmal völlige Kacke!

Gruss Chregu

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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ESD-Schutz für D+/D- vom USB nicht auffindbar.
Schau dir mal das Datenblatt vom MCP2221 an, die nRST - Beschaltung ist 
fragwürdig.

von Gustl B. (gustl_b)


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Bradward B. schrieb:
> ESD-Schutz für D+/D- vom USB nicht auffindbar.

Hat der MCP2221 schon drinnen.

von Stephan S. (uxdx)


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Bradward B. schrieb:
> ESD-Schutz für D+/D- vom USB nicht auffindbar.
> Schau dir mal das Datenblatt vom MCP2221 an, die nRST - Beschaltung ist
> fragwürdig.

siehe https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/03-10241-R4.PDF 
und https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/03-10437-R1.PDF

von Johannes T. F. (jofe)



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Christian M. schrieb:
> Na die mittlere Bohrung ist schonmal völlige Kacke!

Oh natürlich, wie peinlich ...

Stephan S. schrieb:
> die nRST - Beschaltung ist
>> fragwürdig.
>
> siehe https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/03-10241-R4.PDF
> und https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/03-10437-R1.PDF

OK, danke, also 10k von ¬RST nach VDD. Verbesserte Dateien kommen 
gleich …

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Hier die verbesserte Version. Weiß gar nicht mehr genau, woher ich die 
4n7 von Reset nach GND hatte. Ich glaube aus irgendeinem Thread hier im 
Forum. Im Datenblatt steht dazu leider nichts, nur dass es intern schon 
einen Pull-up gibt, der aber vermutlich recht hochohmig ist.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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Gustl B. schrieb:
> Bradward B. schrieb:
>> ESD-Schutz für D+/D- vom USB nicht auffindbar.
>
> Hat der MCP2221 schon drinnen.

Ah, habs übersehen, da nur allgemein und nicht speziell für D+/D-.
Allerdings steht da pauschal > 4 kV, wenn ich mich recht erinnere wird 
inzwischen mit höheren Spannungen geprüft: 
https://en.wikipedia.org/wiki/IEC_61000-4-2

Für pingelige Kunden würde ich den footprint für TVS-Dioden vorsehen, 
kann man auch unbestückt lassen.

> Forum. Im Datenblatt steht dazu leider nichts, nur dass es intern schon
> einen Pull-up gibt, der aber vermutlich recht hochohmig ist.

Doch, da steht im Datenblatt was, wenn man den Power-On_reset nutzen
will, man einen Widerstand von ein paar k zu VDD einsetzen soll.

Seite 21:
"To take advantage of the POR circuitry, tie the RST pin
to VDD through a resistor (1-10 k). This will eliminate
external RC components usually needed to create a
POR delay"

: Bearbeitet durch User
Beitrag #7698062 wurde vom Autor gelöscht.
von Johannes T. F. (jofe)


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Bradward B. schrieb:
> Für pingelige Kunden würde ich den footprint für TVS-Dioden vorsehen,
> kann man auch unbestückt lassen.

Hmm, ich nehme an, die folgende würde den Zweck erfüllen? 
https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/IP4220CZ6.pdf

Bradward B. schrieb:
> Doch, da steht im Datenblatt was, wenn man den Power-On_reset nutzen
> will, man einen Widerstand von ein paar k zu VDD einsetzen soll.
>
> Seite 21:

Ja stimmt, hatte ich übersehen. Danke.

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Ist USB-B noch zeitgemäß? Nicht vielleicht lieber USB-C?

: Bearbeitet durch User
von Frank K. (fchk)


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von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Niklas G. schrieb:
> Ist USB-B noch zeitgemäß? Nicht vielleicht lieber USB-C?

USB-B ist ohne Gehäuse blöd, weil die Steckkräfte ziemlich hoch sind und 
dir die Leiterplatte verbiegen. Ich habe das genau einmal und dann nie 
wieder verwendet.
Ob USB Micro oder USB-C ist dagegen für die angestrebte Nutzung ziemlich 
egal, ersteres gibt es auch als THT.

Grüße Max

von Johannes T. F. (jofe)


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Niklas G. schrieb:
> Ist USB-B noch zeitgemäß? Nicht vielleicht lieber USB-C?

Naja, USB-C ist mir da ein bißchen zu miniaturisiert mit den 12 Pins auf 
engstem Raum, weiß nicht ob ich das richtig verlöten kann. Dann müsste 
ich mir noch Gedanken um USB 2 vs. 3 machen, und wie man dann die ganzen 
übrigen Leitungen zu beschalten hat ... Habe mich damit noch nicht näher 
beschäftigt.

Frank K. schrieb:
> Für die galvanische Trennung nehme ich immer solche Isolatorbausteine.
> 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/adum1200_1201.pdf

Danke für den Tipp, habe ich mir mal angesehen, merke ich mir für eine 
evtl. nächste Version. Momentan habe ich aber noch einige 6N137 auf 
Lager, die ich erstmal verbauen möchte. Für den UART mit max. 460,8 
kBaud tun die’s ja auch.

P.S.: Was ist eigentlich der Unterschied zwischen den Versionen mit und 
ohne Suffix "-RL7"? In der Tabelle "Ordering Guide" im Datenblatt sind 
keine Unterschiede, auch anderswo konnte ich nichts dazu finden.

Frank K. schrieb:
> ESD-Schutz:
> 
https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/06/1d/48/9c/6c/20/4a/b2/CD00050750.pdf/files/CD00050750.pdf/jcr:content/translations/en.CD00050750.pdf

Nochmal danke für den Link. Werde ich ebenfalls bei einer nächsten 
Version einplanen; ich denke dass ich aber fürs erste die ESD-Dioden 
weglassen werde, da ja der MCP2221(A) bereits welche eingebaut hat, wenn 
auch „schwächer“. Da muss ich mich erstmal mit den Layout-Anforderungen 
befassen, und ich möchte die Platinen gern zeitnah in Auftrag geben.

Max G. schrieb:
> USB-B ist ohne Gehäuse blöd, weil die Steckkräfte ziemlich hoch sind und
> dir die Leiterplatte verbiegen.

Damit hatte ich bei mir bisher keine Probleme, hast du evtl. 
FR2/Hartpapier? FR4/Epoxyd ist ja eigentlich recht stabil.

Ich persönlich finde die „normalen“ USB-B-Verbinder (also weder „mini“ 
noch „micro“) mechanisch und haptisch robuster und „schöner“, wenn genug 
Platz da ist. Micro-B finde ich irgendwie immer „fummelig“ und 
mechanisch fragiler.

: Bearbeitet durch User
von X. Y. (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> Hat der MCP2221 schon drinnen.

Schadet aber nichts, den auszubauen, weil die ESD Dioden nicht viel 
abkönnen. Ein bissl GND.lift und sie braten weg. So ist das keine sicher 
Schaltung.

Was die OPTOs angeht: vor den Eingang und gfs nach dem Ausgang zum 
Verstärker noch eine Kapazität und das steilflankiger zu machen. Du 
kannst die gesamte Isolationsbarriere auch gänzlich mit einem 
hochvolt-Kondensator überbrücken, wenn du es hinten richtig einleitest - 
dann wird das auch schnell.

USB-UARTs arbeiten heute auf über 10 MHz, wenn das Kabel es kann.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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Die Stromstärken an den 74HC125 zum Optokoppler könnte man noch 
nachrechnen.
Beim 74HC125 gibt es mehrere Hersteller, auf die schnelle habe ich einen 
gefunden, der nur für 4 mA sink/source spezifiziert ist, der Optokoppler 
mag aber typisch 10 mA.

Maximale Baudrate über die Optokoppler/Treiber  kann ich jetzt nicht 
abschätzen, die maximal 115200 /s des MPS2221 könnten aber möglich sein.

von Dirk F. (dirkf)


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Der hier verlinkte von Nexperia kann 35 mA:

von Monk (roehrmond)


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H. W. schrieb:
> Ein bissl GND.lift und sie braten weg.

Was durch die Potentialtrennung weitgehend ausgeschlossen ist.

Ich habe eine Frage zu dem Verpolungsschutz (Diode/Sicherung). 
Funktioniert das? Ich dachte bislang  dass so eine Schmelzsicherung 
dafür viel zu träge sei.

: Bearbeitet durch User
von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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Dirk F. schrieb:
> Der hier verlinkte von Nexperia kann 35 mA:

Sind wohl die Max rating, operating, also Normalbetrieb liegt wohl 
drunter.

Man kann natürlich auch einwerfen, das über den UART nur kurze 
Telegramme geschickt werden und somit der Optokoppler kaum aktiv ist. 
Dabei sollte man schauen das der Ruhepegel (idle, kein Senden) auch so 
liegt, das die LED des Optokopplers nicht aktiv ist, und daher kaum 
Strom fliesst wenn kein Telegramm übermittelt wird.

von Frank K. (fchk)


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Bradward B. schrieb:
> Die Stromstärken an den 74HC125 zum Optokoppler könnte man noch
> nachrechnen.
> Beim 74HC125 gibt es mehrere Hersteller, auf die schnelle habe ich einen
> gefunden, der nur für 4 mA sink/source spezifiziert ist, der Optokoppler
> mag aber typisch 10 mA.
>
> Maximale Baudrate über die Optokoppler/Treiber  kann ich jetzt nicht
> abschätzen, die maximal 115200 /s des MPS2221 könnten aber möglich sein.

Die bessere Lösung wäre ein 74LVC2G125. Der kann +-24mA, und mit nur 
zwei Gattern ist er auch kleiner.

https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/74LVC2G125.pdf

fchk

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Johannes T. F. schrieb:
> (...) würde ich ihn gern hier erstmal vorzeigen und um Hinweise
> bitten, was ich evtl. besser machen könnte. (...)
> Vielen Dank schonmal für alle konstruktiven Kritiken und Tipps.

Ich habe nicht viel Zeit und auch nicht die Absicht, hier alles, was man 
verbessern könnte, aufzuzählen, da mir klar ist, dass man am Anfang 
nicht alles wissen kann, aber zwei Sachen gebe ich Dir gerne kostenlos 
mit auf den Weg:

1) Die Montagebohrung – oder was auch immer das sein soll – hat da (auch 
in der korrigierten, isolierten Version) mitten in der Sperrfläche der 
galvanischen Trennung normalerweise nichts zu suchen; falls man dort 
eine Bohrung braucht, muss man es räumlich anders anordnen und lösen, 
alternativ könnte man jeweils diagonal auf beiden Seiten eine 
zusätzliche Montagebohrung machen – die selbstdefinierte Sperrfläche 
sollte aber auf jeden Fall für irgendwelche Schrauben Tabu bleiben.

2) Wenn man schon zweiseitige Platinen nutzt, sollte man die 
Massepolygone am besten auch beidseitig machen, um eine Platine mit 
möglichst niedriger Impedanz zu erhalten; beide Seiten sollte man dann 
entsprechend mit sehr vielen Microvias verbinden, damit diese 
Eigenschaft überhaupt entstehen kann, sonst verpufft dieser schöne 
Effekt/Vorteil und es können dabei sogar auch kontraproduktive 
Strompfade entstehen. Im Anhang ein paar Fotos aus einem meiner 
Entwürfe, um sich das Erwähnte mit den Massen und Vias etwas genauer 
anschauen zu können. Es geht hierbei aber auch noch um etwas anderes, 
nämlich um das Kupferbalancing – das Kupfer sollte auf beiden Seiten 
möglichst gleich verteilt sein, damit sich die Leiterplatte beim 
Erhitzen nicht verbiegen kann, was teilweise dann nicht mehr reversibel 
wird und z.B. auch mal angelötete BGAs killen kann (Link mit kurzer Info 
dazu hier: 
https://www.multi-circuit-boards.eu/leiterplatten-design-hilfe/kupfer-balance.html)

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Monk schrieb:
> Verpolungsschutz (Diode/Sicherung).
> Funktioniert das?

Gute Frage ... Habe es bisher selbst noch nicht ausprobiert, wird aber 
hier irgendwo in einem Wiki-Artikel vorgeschlagen.

Bradward B. schrieb:
> Dabei sollte man schauen das der Ruhepegel (idle, kein Senden) auch so
> liegt, das die LED des Optokopplers nicht aktiv ist,

Das habe ich beachtet; die 6N137 geben ohne LED-Strom Highpegel ab, und 
die LEDs sind von den Ausgängen gegen VCC geschaltet, daher passt das.

Frank K. schrieb:
> Die bessere Lösung wäre ein 74LVC2G125. Der kann +-24mA, und mit nur
> zwei Gattern ist er auch kleiner.

Gut, danke für den Tipp!

Gregor J. schrieb:
> aber zwei Sachen gebe ich Dir gerne kostenlos mit auf den Weg: [...]

Danke sehr für deine ausführlichen Erläuterungen; ich werde das Board 
jetzt doch noch nicht herstellen lassen, sondern erstmal das Design 
gemäß den Hinweisen überarbeiten. Es soll ja "ordentlich" werden.

Bin diese Woche im Urlaub, kann dann ab Samstagabend wieder 
weitermachen.

von Harald A. (embedded)


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Habe mir nicht alles haarklein durchgelesen, daher kann es sein, dass 
Punkte dieser Liste schon genannt wurden:

- Sicherungen finde ich übertrieben, USB-seitig ist man eigentlich schon 
sicher. Aus der anderen Seite wäre vlt. auch eine Polyfuse wie z.B. 
Reichelt PTC FSMD0200805 okay.

- Würde anstelle der 6N137 auch einen „digital isolator“ wie von Frank 
vorgeschlagen bevorzugen. Gibt es mit identischen Pinning von x 
Herstellern (auch Würth)

- USB-C gibt es mittlerweile als gut zu lötende 16-Pin Variante. Siehe 
https://www.we-online.com/en/components/products/WR-COM_USB_20_TYPE_C_RECEPTACLE_HORIZONTAL_SMT#629722000214
Zahlreiche kompatible Typen bei LCSC, z.T. unter 10ct. Ansonsten, in der 
Tat, die 24Pin Varianten sind z.T. gruselig in Layout und manueller 
Verarbeitung.

- Ich persönlich würde einen DCDC vorsehen, USB-Versorgung ist ja immer 
da und man spart sich die Fremdversorgung auf der anderen Seite. Ein 
schöner Kandidat dafür ist der MIE1W0505BGLVH (siehe 
https://www.monolithicpower.com/en/products/isolation/mie1w0505bglvh.html). 
Das Schöne daran ist, dass man den zwischen 3.3 und 5V umschalten kann, 
im Gegensatz zu vielen anderen Dingern ist der Ausgang geregelt. Der ist 
noch etwas schwierig zu bekommen, wobei MPS den auf der eigenen Webseite 
bereits verfügbar führt. Vom Layout her könnte man den vorsehen.

- LEDs: ich persönlich würde SMD-LEDs mit Lichtleiter im Gehäuse nehmen, 
aber das ist natürlich Geschmackssache. Die C110402 von LCSC ist bei 
wenigen mA grandios hell und kostet als RGB 8ct. Nehme die mittlerweile 
auch dann, wenn ich jeweils nur 1 Farbe benötige, dann hat man nur 1 Typ 
in der BOM (für 7 mögliche Grundfarben). Lichtleiter brauchbar, 2 Wochen 
Lieferzeit: https://de.aliexpress.com/item/4001195295958.html

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Hallo Harald, danke dir für die Hinweise.

Harald A. schrieb:
> Sicherungen finde ich übertrieben, USB-seitig ist man eigentlich schon
> sicher.

Hmm, ich habe da immer Angst, dass das USB-Port des PCs durch einen (ja, 
vermutlich sehr unwahrscheinlichen) Kurzschluss beschädigt werden 
könnte. Ich glaube, Atmel/Microchip baut auf den Evaluating Boards auch 
Sicherungen ein. Fühle mich damit einfach besser. ;-)

Harald A. schrieb:
> Würde anstelle der 6N137 auch einen „digital isolator“ wie von Frank
> vorgeschlagen bevorzugen.

Weißt du, was die etwas günstigeren Typen mit dem Suffix "-RL7" von den 
anderen unterscheidet? Konnte im Datenblatt nichts dazu finden.

Grüße

: Bearbeitet durch User
von Frank K. (fchk)


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Johannes T. F. schrieb:

> Weißt du, was die etwas günstigeren Typen mit dem Suffix "-RL7" von den
> anderen unterscheidet? Konnte im Datenblatt nichts dazu finden.

Verpackungsform "7 inch reel" vom Hersteller. Der Chip selber ist der 
gleiche. Man kann auch Trays kaufen, und oft auch 12 inch reels.

fchk

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Johannes T. F. schrieb:
> Hmm, ich habe da immer Angst, dass das USB-Port des PCs durch einen (ja,
> vermutlich sehr unwahrscheinlichen) Kurzschluss beschädigt werden
> könnte. Ich glaube, Atmel/Microchip baut auf den Evaluating Boards auch
> Sicherungen ein. Fühle mich damit einfach besser. ;-)

Dein Gefühl täuscht Dich nicht – eine Sicherung an der Stelle ist eine 
gute Idee. Über den Nennwert und Art so einer Sicherung kann man sich 
bestimmt lange unterhalten oder sogar darüber streiten, ich verwende 
jedenfalls bei meiner USB-UART-Brücke (Foto im Anhang) aus 
Kompromissgründen eine flinke 750mA Sicherung, weil jede Sicherung auch 
einen Widerstandswert darstellt und ich etwas mehr Strom ziehen möchte 
ohne dadurch größere Nachteile zu haben. Die Dimensionierung einer 
Sicherung sollte an die Schaltung angepasst sein – eine zu 'kleine' kann 
z.B. schon durch den Einschaltstrom auslösen, wenn mehr Kapazität auf 
der VCC-Schiene vorhanden ist, eine zu 'große' schützt unter Umständen 
nicht mehr oder nicht mehr rechtzeitig oder nicht richtig. Wie auch 
immer – eine vorhandene Sicherung wird Dir eines Tages 'das Leben 
retten' und Du wirst froh sein, dass sie vorhanden war. Ich verwende 
übrigens auch die USB-Typ-B-Buchse, weil sie sich nach vielen Jahren für 
mein Empfinden als die robusteste erwiesen hat. Sie wird (oder wurde) 
auch in vielen Evaluationsplatinen und diversen Programmern verwendet – 
z.B. STM8, Arduino, AVRISP-MK2 usw.

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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Was sollen Optokoppler ? Die sind nur schnell mit viel Strom und 
degraden.
Nimm Magnetkoppler, zB ADuM1301 oder degleichen. Der USB treibt auch 
gleich die eine Seite des Kopplers, so faellt der DCDC weg.

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Welcher DCDC?

von Johannes T. F. (jofe)



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Ich habe nun Schaltung und Layout gemäß den Hinweisen verbessert; dabei 
habe ich versucht, das meiste zu berücksichtigen. Lediglich einen 
DC-DC-Konverter habe ich nicht eingebaut, da ich diesen nicht benötige 
(habe immer ein Netzgerät auf dem Schreibtisch stehen) und es glaube ich 
auch nicht USB-Standard-konform wäre (der DC-DC müsste ja im 
Suspend-Modus abgeschaltet werden und das wäre wieder stark erhöhter 
Aufwand).

Ist insbesondere das Layout rund um den USBLC6-2 (ESD-Schutz-IC) so in 
Ordnung? In dessen Datenblatt sind ja GND und VCC durch die Füßchen des 
SOT-23-6 durchgeführt, was aber sehr dünne Leiterbahnen erfordern würde. 
Deshalb habe ich das nicht gemacht.

Eine weitere Frage ist mir eben aufgekommen, die eine Google-Suche nicht 
zufriedenstellend beantworten konnte: Ist es bei JLCPCB zulässig, 
Silkscreen auf Tented Vias aufzubringen? Ich habe es zwar vermieden, 
unter das Textfeld rechts unten habe ich aber dennoch Vias gesetzt. 
Falls das zu Problemen führt, müsste ich die wieder wegnehmen.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Johannes T. F. schrieb:
> Ist insbesondere das Layout rund um den USBLC6-2 (ESD-Schutz-IC) so in
> Ordnung? In dessen Datenblatt sind ja GND und VCC durch die Füßchen des
> SOT-23-6 durchgeführt, was aber sehr dünne Leiterbahnen erfordern würde.
> Deshalb habe ich das nicht gemacht.

Das Layout des ICs ist bei so einer Schaltung unkritisch, ich würde 
lieber die Leiterbahnen bei F1, F2, D5, J6 usw. – also dort, wo relativ 
große Lötaugen sind – etwas dicker gestalten. Dabei geht es nicht so 
sehr um Stromstärken, da hier kaum was fließen wird, sondern um 
Kupferbrüche, die bei Ausdehnung durch Hitze (z.B. schon beim Löten) und 
mechanischer Belastung entstehen könnten, wenn eine ganz dünne 
Leiterbahn an einer relativ großen Fläche ohne spezielle, kurze Stege 
(stetige Verbreiterung kurz vor der Fläche als z.B. kleines Dreieck) 
angeschlossen wird.

___
> Eine weitere Frage ist mir eben aufgekommen, die eine Google-Suche nicht
> zufriedenstellend beantworten konnte: Ist es bei JLCPCB zulässig,
> Silkscreen auf Tented Vias aufzubringen? Ich habe es zwar vermieden,
> unter das Textfeld rechts unten habe ich aber dennoch Vias gesetzt.
> Falls das zu Problemen führt, müsste ich die wieder wegnehmen.

Zulässig JA, sieht aber später nicht so toll aus, wenn „Silkscreen” mit 
Bohrungen durchlöchert wird, es geht dabei also nur um Optik und 
Ästhetik – die Vias, die exakt auf den Linien und Buchstaben sich 
befinden, muss man aber nicht entfernen, sondern man kann sie einfach 
nur um einen Millimeter verschieben, damit sich die Mikrobohrungen nicht 
exakt auf der weißen Fläche befinden. Da ist übrigens so viel Platz und 
Raum vorhanden, dass man das ohne Probleme entsprechend gestalten kann.

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Alles soweit in Ordnung, allerdings kam mir der Gedanke, ob Du 
angesichts der „riesigen“ Sicherungen den Digital Isolator nicht auch 
als DIP ausführen möchtest. Schließlich ist der ja relativ ungeschützt 
an der Testschaltung und einen gesockelten DIP könnte man schnell 
tauschen.

von Johannes T. F. (jofe)


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Gregor J. schrieb:
> ich würde lieber die Leiterbahnen bei F1, F2, D5, J6 usw. – also dort,
> wo relativ große Lötaugen sind – etwas dicker gestalten

OK, danke für den Hinweis; KiCad hat eine "Teardrop"-Funktion, die ich 
dann heute Nachmittag benutzen werde, und ich mache auch die 
Leiterbahnen breiter.

Gregor J. schrieb:
> die Vias, die exakt auf den Linien und Buchstaben sich befinden, muss
> man aber nicht entfernen, sondern man kann sie einfach nur um einen
> Millimeter verschieben

Werde ich machen, danke.

Harald A. schrieb:
> ob Du angesichts der „riesigen“ Sicherungen den Digital Isolator nicht
> auch als DIP ausführen möchtest

Reichelt hat den leider nur als SOIC, und ich würde ungern schon wieder 
bei Mouser bestellen (es sei denn, jemand macht wieder eine 
Sammelbestellung).

Wäre es aber vielleicht sinnvoll, so einen USBLC6-2 auch an der 
UART-Seite einzubauen? Platz ist ja noch genug vorhanden.

von Frank K. (fchk)


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von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Wozu ist eigentlich zwischen ESD-Schutz und USB-Buchse der Lagenwechsel?

Bleib doch mit den USB-Leitungen einfach im Top-Layer.

Und ja, die Glassicherung kann man durch eine kleine Polyfuse ersetzen. 
Wenn man etwas haben will, das durchbrennt, gibt es von Littelfuse 
SMD-Sicherungen in MELF, sogar mit passendem SMD-Halter

von Johannes T. F. (jofe)


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Sebastian R. schrieb:
> Wozu ist eigentlich zwischen ESD-Schutz und USB-Buchse der Lagenwechsel?

Weil die USB-Buchse ein Metallgehäuse hat, das unten die Platine 
berührt. Ich war mir nicht sicher, ob der Lötstopplack ausreichend 
zuverlässig isoliert.

Sebastian R. schrieb:
> Wenn man etwas haben will, das durchbrennt, gibt es von Littelfuse
> SMD-Sicherungen in MELF, sogar mit passendem SMD-Halter

OK da schaue ich mal ...

von Andreas M. (amesser)


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Gregor J. schrieb:
> wenn „Silkscreen” mit
> Bohrungen durchlöchert wird, es geht dabei also nur um Optik und
> Ästhetik – die Vias

Wie kommst du darauf das der Silkscreen bei VIAs durchlöchert wird? Es 
wird zuerst gebohrt, dann geätzt, dann kommt der Stopplackdrauf um zum 
Schluss das Silkscreen. Solange die Bohrungen der VIAs klein genug sind 
(hier sind sie es) gibt es da keine Löcher.

Johannes T. F. schrieb:
> Eine weitere Frage ist mir eben aufgekommen, die eine Google-Suche nicht
> zufriedenstellend beantworten konnte: Ist es bei JLCPCB zulässig,
> Silkscreen auf Tented Vias aufzubringen? Ich habe es zwar vermieden,
> unter das Textfeld rechts unten habe ich aber dennoch Vias gesetzt.

Mache ich immer so und war noch nie ein Problem. Schon der Stopplack 
deckt solche winzigen VIAs wie du Sie hast recht zuverlässig ab.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Johannes T. F. schrieb:
> Weil die USB-Buchse ein Metallgehäuse hat, das unten die Platine
> berührt. Ich war mir nicht sicher, ob der Lötstopplack ausreichend
> zuverlässig isoliert.

Der Lötstopplack muss auch nicht isolieren. Um das Problem haben sich 
bereits andere Leute Gedanken gemacht und so haben eigentlich alle 
USB-B-Buchsen Kunststoff-Abstandshalter auf der Unterseite, damit das 
Metallteil nicht die Platine berührt.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


Angehängte Dateien:

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Johannes T. F. schrieb:
> Weil die USB-Buchse ein Metallgehäuse hat, das unten die Platine
> berührt. Ich war mir nicht sicher, ob der Lötstopplack ausreichend
> zuverlässig isoliert.

Diese Befürchtung hatte ich am Anfang mit diesen Buchsen auch – als ich 
mir das dann genau angeschaut habe, hat sich herausgestellt, dass hier 
noch Plastik der Buchse dazwischen ist, weil es eben so konstruiert ist, 
dass am Ende nicht das Metall, sondern eine Schicht Plastik die Platine 
berührt. Ob das bei Deiner Buchse so ist, müsstest Du Dir genau unter 
einer Lupe anschauen – normalerweise sind die alle so ähnlich normiert 
und gebaut.

__
Andreas M. schrieb:
> Wie kommst du darauf das der Silkscreen bei VIAs durchlöchert wird? Es
> wird zuerst gebohrt, dann geätzt, dann kommt der Stopplackdrauf um zum
> Schluss das Silkscreen. Solange die Bohrungen der VIAs klein genug sind
> (hier sind sie es) gibt es da keine Löcher.

Weil ich das selbst erfahren durfte und das „Durchlöchern” sollte man 
nicht buchstäblich verstehen, was hier offensichtlich passiert ist. Die 
Reihenfolge bei der Herstellung zu erwähnen ist ja schön und gut, nur 
wird die Stelle der Viabohrung, die sich exakt überlappt, vermutlich 
vorher oder während des Prozesses aus dem Silkscreen-Layer 
herausgeclippt, möglicherweise wird das bei einer automatischen, 
optischen Inspektion vom Programm entschieden. Aber selbst wenn es nicht 
herausgeclippt wird, bleiben an Stellen der Bohrungen Lackunebenheiten, 
die das Aussehen der Silkscreenschicht beeinträchtigen. Mehr noch: die 
'Tented Vias' sind eine günstige, kostenfreie Variante, die Vias mit 
Lack abzudecken, was leider nicht immer bei allen Vias der Fall sein 
wird – ich habe schon sehr viele Platinen herstellen lassen und die Rate 
liegt hier so bei ca. 95%, was aber nicht unbedingt genau so auf einer 
Platine verteilt sein muss, denn es kann sein, dass 25 Platinen zu 99,9% 
gut abgedeckte Vias haben und die restlichen 5 davon z.B. nur 60% gut 
abgedeckte haben (Foto im Anhang, markiert habe ich hier nur ein paar 
solcher Vias, es sind aber sehr viele, wie man sehen kann). Wo ein Via 
nicht gut abgedeckt werden konnte, bleibt normalerweise ein kleier Ring 
rund um das Via, der verzinnt wird, falls HAL-Verzinnung im Prozess 
beteiligt ist, und dadrüber darf dann eben normalerweise keine 
Silkscreenfarbe sein. Deswegen am besten Vias niemals exakt auf den 
Linien von Silkscreen setzen, wenn jemand eine gute Optik der Schrift 
und Muster haben möchte, aber machen darf das jeder am Ende so wie er es 
für sich für richtig hält.

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Sebastian R. schrieb:
> so haben eigentlich alle USB-B-Buchsen Kunststoff-Abstandshalter auf der
> Unterseite, damit das Metallteil nicht die Platine berührt.

Ich glaube meine Buchsen haben das nicht - leider habe ich gerade keine 
einzelne Buchse hier, nur auf einem Board eingelötet. Hoffe man kann es 
einigermaßen erkennen.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Johannes T. F. schrieb:
> Ich glaube meine Buchsen haben das nicht - leider habe ich gerade keine
> einzelne Buchse hier, nur auf einem Board eingelötet. Hoffe man kann es
> einigermaßen erkennen.

Das müsstest Du Dir anhand einer neuen Buchse nochmal genau anschauen, 
denn es kann sein, dass Du diese hier auf dieser – vermutlich 
selbstgeätzten – Platine nicht plan eingelötet hast und nur so ein 
Eindruck aus dieser Perspektive entsteht. Ausschließen, dass es aber 
noch andere Buchsen ohne diesen 'Abstandshalter' aus Plastik gibt, kann 
man natürlich nicht – bis jetzt habe ich aber keine solche erwischt; 
auch die bei Reichelt, die ich mal vor ein paar Jahren gekauft habe, 
waren mit diesem überstehenden Plastik ausgestattet.

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Gregor J. schrieb:
> Das müsstest Du Dir anhand einer neuen Buchse nochmal genau anschauen,
> denn es kann sein, dass Du diese hier auf dieser – vermutlich
> selbstgeätzten – Platine nicht plan eingelötet hast und nur so ein
> Eindruck aus dieser Perspektive entsteht.

OK, dann sehe ich mir bei Gelegenheit die Buchsen nochmal genau an.

Wären die Vias in den USB-D+/D- Leitungen denn elektrisch gesehen ein 
Problem? Falls das so ist, müsste ich doch erstmal sicherheitshalber auf 
andere Buchsen (Mini-USB-B wäre mir dann immer noch am liebsten) 
ausweichen bzw. andere USB-B-Buchsen bestellen.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Johannes T. F. schrieb:
> Wären die Vias in den USB-D+/D- Leitungen denn elektrisch gesehen ein
> Problem?

Jap. Das ist ein Sprung in der Impedanz. Ist bei der kurzen 
Leitungslänge und bei der USB-Geschwindigkeit vermutlich kein großes 
Problem.

Aber wenn du es vermeiden kannst, dann vermeide es - Wie in diesem Fall.

Johannes T. F. schrieb:
> Falls das so ist, müsste ich doch auf andere Buchsen
> (Mini-USB-B wäre mir dann immer noch am liebsten) bzw. bessere
> USB-B-Buchsen ausweichen.

Mini-USB ist so ziemlich die schlimmste Erfindung seit Fußpilz.

Ich kann dir zu 99% versichern, dass deine USB-Buchsen die 
Abstandshalter haben. Und zu 1% kann dir ein Streifen Tesafilm oder 
Kapton-Band das nötige Sicherheitsgefühl für die Isolierung bieten.

Bleib bei den Buchsen und bleib mit USB im Top-Layer.

von Johannes T. F. (jofe)


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Sebastian R. schrieb:
> Aber wenn du es vermeiden kannst, dann vermeide es - Wie in diesem Fall.

OK, danke für deine Erläuterung, dann mache ich das so.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Johannes T. F. schrieb:
> Wären die Vias in den USB-D+/D- Leitungen denn elektrisch gesehen ein
> Problem?

Nein, das ist bei diesen moderaten USB-2.0-Verbindungen unkritisch – ich 
habe z.B. bei meinem Prototypen (ST-Link 2v1) die USB-Datenleitungen 
einfach aus Draht parallel auf einer Lochrasterplatine gezogen und dann 
musste ich noch unterwegs die Drähte quasi mit einem Stück Isolierdraht 
kreuzen (auf der richtigen Platine sind es dann über Vias gekreuzte 
Leiterbahnen) – das ganze ist viel länger und spartanischer gezogen 
worden als wenn es richtige Leiterbahnen wären und trotzdem gab es nie 
irgendwelche Probleme bei der Kommunikation deswegen. Foto im Anhang.

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Frank K. schrieb:
> Ich würde anstelle der Glassicherungen sowas hier einsetzen.

Bei Reichelt ist die RXEF010 (250 mA) erhältlich; die würde ich nehmen, 
falls nichts dagegen spricht. Zwar kein SMD und etwas größer, aber den 
Platz habe ich ja.
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/C400/POLYSWITCH-RADIAL-LEADED_ENG_TDS.pdf

Heute Nachmittag mache ich mich dann daran, alle Verbesserungen ins 
Layout einzuarbeiten.

von Frank K. (fchk)


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Johannes T. F. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> Ich würde anstelle der Glassicherungen sowas hier einsetzen.
>
> Bei Reichelt ist die RXEF010 (250 mA) erhältlich; die würde ich nehmen,
> falls nichts dagegen spricht. Zwar kein SMD und etwas größer, aber den
> Platz habe ich ja.
> 
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/C400/POLYSWITCH-RADIAL-LEADED_ENG_TDS.pdf

Reichelt hat auch SMD:
https://www.reichelt.de/ptc-sicherung-smd-1206-16v-350ma-rueckstellend-ptc-fsmd0351206--p279338.html?&trstct=pol_0&nbc=1

Nimm SMD, wo es sinnvoll möglich ist. SMD kann später viel einfacher 
automatisch bestückt werden.

fchk

von Andreas M. (amesser)


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Gregor J. schrieb:
> Wo ein Via
> nicht gut abgedeckt werden konnte, bleibt normalerweise ein kleier Ring
> rund um das Via, der verzinnt wird, falls HAL-Verzinnung im Prozess
> beteiligt ist,

Öhm, das zweite Bild sieht ja übel aus. Ich kann mich nicht erinnern je 
so eine schlechte Platine gesehen zu haben. Wurde die nochmal 
nachverzinnt oder warum ist da so viel Zinn drauf? Ich kenne HAL nur mit 
einer sehr dünnen Schicht.

von Stefan S. (energizer)


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Es gab hier vor längerer Zeit ein recht ähnliches Projekt von ein paar 
Leuten zusammen einschließlich mir selber, siehe folgende Threads:

Beitrag "Universeller USB-seriell-Wandler"
Beitrag "USB-UART Baugruppe"

Ich hatte das zu seinerzeit fertig gemacht und produktiv oft im Einsatz 
und im Moment arbeite ich an einer Version mit einem ESP32, so dass die 
Schnittstellen auch über WLAN und Bluetooth verwendet werden können. Das 
Konzept ist, dass man verschiedene Schnittstellenmodule (RS485, RS232, 
LIN, TTY, TTL, ...) einfach einstecken kann, und den teuren/aufwändigen 
Teil (USB Interface, Busisolierung, ...) nur einmal braucht. Es ist 
alles hier zu finden, vielleicht kannst Du Dir noch ein paar Anregung 
daraus holen:

https://github.com/Phunkafizer/AllSerial

Gruß
Stefan

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Andreas M. schrieb:
> Öhm, das zweite Bild sieht ja übel aus. Ich kann mich nicht erinnern je
> so eine schlechte Platine gesehen zu haben. Wurde die nochmal
> nachverzinnt oder warum ist da so viel Zinn drauf? Ich kenne HAL nur mit
> einer sehr dünnen Schicht.

Das ist nur eine optische Täuschung, die durch das Abfotografieren 
entsteht und der Du zum Opfer gefallen bist – in der Realität ist alles 
relativ plan wie immer und wie es bei HAL sein sollte.

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Sebastian R. schrieb:
> Mini-USB ist so ziemlich die schlimmste Erfindung seit Fußpilz.

Meinst Du MiniUSB oder doch den Nachfolger MicroUSB? Für den Vorteil von 
ca. 1mm Höhe (die man bei fast jedem Produkt (auch damalige Telefone) 
gehabt hätte) hat man alles aufgegeben: mechanische Stabilität, 
belastbare Kontakte, eindeutige vorherige Erkennung der Ausrichtung und 
Ergonomie beim Stecken. Nun ja, Geschichte.

Im Übrigen ist die Leitungsführung bei USB 2.0 FS(!) fast vollkommen 
egal. Zur Not kann man auch eine Gabel und ein Messer in die Leitung 
reinbasteln, das funktioniert immer noch gut.
Ganz andere Geschichte bei USB2.0 HS. Da gehen auch noch mehrere 
Lagenwechsel, aber bei der Impedanz muss man etwas aufpassen.

: Bearbeitet durch User
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Harald A. schrieb:
> mechanische Stabilität, belastbare Kontakte, eindeutige vorherige
> Erkennung der Ausrichtung und Ergonomie beim Stecken. Nun ja,
> Geschichte.

Der einzige USB-Stecker der mir je kaputt gegangen ist war ein Mini-USB, 
nach relativ wenig Nutzung. Ließ sich auch nicht mehr löten. USB-C hält 
bei mir wesentlich mehr Belastung wesentlich länger aus...

von Harald A. (embedded)


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Niklas G. schrieb:
> Der einzige USB-Stecker der mir je kaputt gegangen ist war ein Mini-USB,
> nach relativ wenig Nutzung. Ließ sich auch nicht mehr löten. USB-C hält
> bei mir wesentlich mehr Belastung wesentlich länger aus...

USB-C ist natürlich ggü den Vorgängern ein Segen - keine Frage.

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan S. schrieb:
> Es ist
> alles hier zu finden, vielleicht kannst Du Dir noch ein paar Anregung
> daraus holen:
>
> https://github.com/Phunkafizer/AllSerial

Danke für den Link. Ich persönlich ziehe den MCP2221 dem FT232 u.ä. vor, 
weil der keine Treiberinstallation benötigt (und zudem auch als SOIC 
leichter zu verlöten ist als TQFP).

Brauche ich eigentlich einen "Ferrite Bead" zwischen USB und VCC des 
USB-UART-Wandlers? Hatte ich öfters schonmal gelesen, dass der gerne mal 
eingebaut wird. Ist der dazu da, Störungen vom USB kommend zu dämpfen, 
oder anders herum? Im letzteren Fall bräuchte ich ihn ja eher nicht.

Bin übrigens gerade dabei, einen Footprint für die SMD-MicroUSB-Buchsen 
von Reichelt zu erstellen, da die bei KiCad mitgelieferten leider alle 
nicht passen. Kann noch eine Weile dauern; habe bisher noch keinen 
SMD-Footprint gemacht.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

nimm lieber gleich eine USB-C Buchse. Für Steckspiele mechanisch 
stabiler und in der Handhabung sowieso praktischer.

von Stefan S. (energizer)


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>weil der keine Treiberinstallation benötigt
Solange Du ein neueres OS als Win XP verwendest sollte das mit den 
Treiben kein Problem darstellen.

>Brauche ich eigentlich einen "Ferrite Bead" zwischen USB und VCC
Macht das ganze Teil etwas robuster, an den paar Cent würde ich nicht 
sparen. Eine TVS Diode in den USB Leitungen ist auch zu empfehlen:
https://www.mouser.de/ProductDetail/STMicroelectronics/USBLC6-4SC6?qs=k9dH%2Fx4GHJCNdehb8zInZg%3D%3D&mgh=1&vip=1&utm_id=20979042628&gad_source=1&gclid=CjwKCAjw1920BhA3EiwAJT3lSQvjWPmHv_hmtYoqQC_BDfV2kdmsIhgaWOevGfZsDeZm3ozAmPhnUxoCQhQQAvD_BwE

>und zudem auch als SOIC leichter zu verlöten ist als TQFP
Den FT232 gibt es auch in handlötbaren Gehäusen. Meine Wahl fiel auf den 
FTDI weil dort alle 6 Steuerleitungen zur Verfügung stehen die ich für 
einige (exotische) Anwendungen durchaus brauche.

>Bin übrigens gerade dabei, einen Footprint für die SMD-MicroUSB-Buchsen
Nimm USB-C. Wir haben 2024 und Buchsen sind auch in KiCad enthalten.

Gruß
Stefan

von Johannes T. F. (jofe)


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Veit D. schrieb:
> nimm lieber gleich eine USB-C Buchse.

Stefan S. schrieb:
> Nimm USB-C. Wir haben 2024 und Buchsen sind auch in KiCad enthalten.

OK, hmm, dann muss ich halt doch nochmal bei Mouser bestellen ...

Leider habe ich gerade dennoch Schwierigkeiten, eine 16-kontaktige 
USB-C-Buchse bei Mouser zu finden, deren Footprint bei KiCad dabei ist. 
Hab eigentlich keine Lust, den selbst zu machen. Das ist immer so 
umständlich mit dem Ausrechnen der Koordinaten aus der 
Datenblatt-Zeichnung ...

Stefan S. schrieb:
>> Brauche ich eigentlich einen "Ferrite Bead" zwischen USB und VCC
> Macht das ganze Teil etwas robuster, an den paar Cent würde ich nicht
> sparen. Eine TVS Diode in den USB Leitungen ist auch zu empfehlen

OK, hättet ihr eine Empfehlung für den Ferrite Bead bei Mouser oder 
Reichelt? Ich habe leider noch keine Ahnung, was genau man da braucht.

Die USBLC6-2 habe ich bereits an den USB-Datenleitungen, auch an dem 
ausgangsseitigen UART werde ich noch eine einbauen.

: Bearbeitet durch User
von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

771-PRTR5V0U2X-T/R
81-BLM31KN801SN1L, 81-BLM31KN102SN1L

Ein Footprint ist schnell gemacht. Ich würde meine Auswahl nie von einem 
vorhandenen Footprint abhängig machen. Du wirst im Laufe der Zeit 
merken, dass man immer hier und da paar Symbole und Footprints selbst 
anfertigen muss, selbst wenn es nur paar Abänderungen sind.

von Johannes T. F. (jofe)


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Gerade bei LCSC fündig geworden:
https://www.lcsc.com/product-detail/span-style-background-color-ff0-USB-span-Connectors_span-style-background-color-ff0-G-Switch-span-GT-USB-7010ASV_C2988369.html

Muss allerdings erstmal schauen, wie es dort mit Versandmodalitäten etc. 
aussieht. Habe dort noch nie bestellt bisher.

Nachtrag: Anbei schonmal der aktualisierte Schaltplan.

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Johannes T. F. schrieb:
> Gerade bei LCSC fündig geworden:
> 
https://www.lcsc.com/product-detail/span-style-background-color-ff0-USB-span-Connectors_span-style-background-color-ff0-G-Switch-span-GT-USB-7010ASV_C2988369.html

Nachdem ich festgestellt habe, dass ich scheinbar bei LCSC nicht unter 
rund 11€ Versandkosten komme, und von dort z.Zt. eigentlich nur die 
USB-C-Buchsen bräuchte, habe ich mich jetzt endgültig entschieden, doch 
wieder auf Micro-USB-B umzusatteln. Dafür habe ich schon reichlich Kabel 
(auch mit Datenleitungen, nicht nur diese reinen Ladekabel) 
herumfliegen, die ich bisher u.a. für den Raspi Pico verwendete, der 
auch Micro-USB-B hat.

Micro-USB ist für mich einfach wesentlich einfacher zu handhaben als 
USB-C, nicht zuletzt auch einfacher zu löten. Klar, in 50 Jahren wird es 
das vielleicht nicht mehr geben, aber es wird ja vielleicht auch nicht 
der letzte USB-UART-Adapter sein, den ich baue. Das nächste Mal wird es 
dann USB-C. Fürs erste ist Micro-USB für mich persönlich aber die 
pragmatischere und einfachere Lösung ("keep it simple and stupid" ...).

---
Und eine Frage habe ich noch: Bezüglich der Ferrit-Drossel, wäre die 
folgende geeignet?
murata LQH32CN2R2M23L
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B400/Lqh3C.pdf
https://www.reichelt.de/smd-murata-chip-coil-1210-2-2-h-20--lqh3c-2-2--p10557.html

---
Für die Polyfuses würde ich folgende nehmen:
Littelfuse MINISMDC014F-2
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/C400/POLYSWITCH-SMD_ENG_TDS.pdf
https://www.reichelt.de/rueckstellende-sicherungen-60-v-340-ma-litt-minismdc014-p242398.html

: Bearbeitet durch User
von Niklas (niklas_djkfghs)


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Johannes T. F. schrieb:
> Micro-USB ist für mich einfach wesentlich einfacher zu handhaben, nicht zuletzt 
auch einfacher zu löten.

USB-C gibts auch als THT

Mouser - 
https://www.mouser.de/ProductDetail/GCT/USB4085-GF-A?qs=KUoIvG%2F9Ilba1bQOahfWjw%3D%3D
LCSC - 
https://www.lcsc.com/product-detail/USB-Connectors_XUNPU-TYPEC-306DDW-ARP16_C2840393.html

von Kai D. (Firma: Selbständiger Konstrukteur) (robokai)


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Johannes T. F. schrieb:
> ich möchte mir gern für meine Mikrocontroller-Experimente ein paar
> USB-UART-Umsetzer mit dem MCP2221(A) und galvanischer Trennung bauen und
> habe dafür eine Platine entworfen.

Gibt es die nicht fix und fertig zu kaufen? Z.B. durch Kombinieren?

USB USB Isolator 3,87
https://de.aliexpress.com/item/32999177453

USB UART Umsetzer 2,66
https://de.aliexpress.com/item/1005005871788840

USB Seriell Isolator 6,84
https://de.aliexpress.com/item/1005002709156212

von Stefan S. (energizer)


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>Und eine Frage habe ich noch: Bezüglich der Ferrit-Drossel, wäre die
>folgende geeignet?
>murata LQH32CN2R2M23L

Das ist eher eine Speicherdrossel für Schaltregler. Eher sowas an der 
Stelle:
https://www.reichelt.de/ferrit-bead-smd-0805-blm21-330-ohm-blm21pg-331-p89688.html?&trstct=pos_10&nbc=1

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan S. schrieb:
> Eher sowas an der
> Stelle:
> 
https://www.reichelt.de/ferrit-bead-smd-0805-blm21-330-ohm-blm21pg-331-p89688.html?&trstct=pos_10&nbc=1

Ah perfekt, vielen Dank!

Niklas schrieb:
> USB-C gibts auch als THT
> Mouser -
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/GCT/USB4085-GF-A?qs=KUoIvG%2F9Ilba1bQOahfWjw%3D%3D

Die werde ich nun bestellen. Den Footprint bringt KiCad mit, siehe 
Anhang. Vielen Dank an Niklas für den Link.

: Bearbeitet durch User
von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

vergiss am USB Gehäuse nicht den Ableitwiderstand + Kondensator, wenn es 
korrekt werden soll. Dann kannste auch die Teile von "17.07.2024 20:40" 
bei Mouser bestellen.

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Veit D. schrieb:
> vergiss am USB Gehäuse nicht den Ableitwiderstand + Kondensator, wenn es
> korrekt werden soll.

Hallo Veit, bezieht sich das nur auf USB-C-Buchsen, oder auch 
Micro-USB-B?
Ich habe nämlich nach dem Platzieren der 16-poligen THT-USB-C-Buchse 
gemerkt, dass sich die mit nur 2 Kupferlagen sehr besch... routen lässt. 
Ich bräuchte auf jeden Fall Vias, um das zweite Paar D+/D- zu erreichen. 
Und auch sonst ist das ganze wesentlich komplexer als mit Micro-USB, 
weshalb ich jetzt doch (etwas entnervt durch das Hin und Her) wieder bei 
letzterer angekommen bin.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

alle USB Buchsen haben einen Metallschirm bzw. Metallgehäuse was man 
immer und überall berühren und sich daran entladen kann. Ich wollte nur 
darauf hinweisen.

von Johannes T. F. (jofe)


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Veit D. schrieb:
> vergiss am USB Gehäuse nicht den Ableitwiderstand + Kondensator, wenn es
> korrekt werden soll.

Wäre es denn so wie im Anhang richtig?

von Stefan S. (energizer)


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weshalb ich jetzt doch (etwas entnervt durch das Hin und Her) wieder bei 
letzterer angekommen bin.

Halt durch, hab beim ersten mal auch geflucht :-)

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

passt schon. Achte auf mehr Spannungsfestigkeit der Teile.

von Harald A. (embedded)


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Nur der Vollständigkeit halber: Die 16pin USB-C Buchse mit der weit 
verbreiteten Geometrie kannst Du sogar bei Amazon für einen halbwegs 
vernünftigen Preis kaufen (15er Pack)
https://www.amazon.de/Greluma-USB-C-Buchse-16-poliger-Typ-C-Buchse-Hochstromladung/dp/B0CJF7KPV8

Ansonsten: Mache Dir wegen der Durchkontaktierungen und den daraus 
resultierenden Impedanzsprüngen keinen Kopf, das ist bei USB2.0 FS 
wirklich vollkommen unwichtig. Ja, ich kenne das, beim Routing der 
gekreuzten D+/D- kann man ins Grübeln kommen, aber das passt schon. 
Selbst für USB2.0 HS kann man das so machen. Ansonsten hast Du als 
Mehraufwand nur die beiden 5.1k an CC1/2.

von Johannes T. F. (jofe)


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Veit D. schrieb:
> Achte auf mehr Spannungsfestigkeit der Teile.

Ein THT-Widerstand 0207 und ein 500-V-Scheiben-Kerko sollte reichen, 
oder?

Harald A. schrieb:
> Nur der Vollständigkeit halber: Die 16pin USB-C Buchse mit der weit
> verbreiteten Geometrie kannst Du sogar bei Amazon für einen halbwegs
> vernünftigen Preis kaufen (15er Pack)
> 
https://www.amazon.de/Greluma-USB-C-Buchse-16-poliger-Typ-C-Buchse-Hochstromladung/dp/B0CJF7KPV8

OK, danke für den Link. Werde ich bei der nächsten Version in Erwägung 
ziehen.

Harald A. schrieb:
> Ansonsten: Mache Dir wegen der Durchkontaktierungen und den daraus
> resultierenden Impedanzsprüngen keinen Kopf, [...] Ansonsten hast Du als
> Mehraufwand nur die beiden 5.1k an CC1/2.

Danke für deine Hinweise; ich bleibe jetzt erstmal bei der 
Micro-USB-Buchse, damit ich demnächst auch mal fertig werde. Wie gesagt, 
die nächste Version bekommt dann USB-C. Ich melde mich dann heute 
Nachmittag wieder. Habe übrigens inzwischen die Abmessungen der 
Leiterplatte verkleinert und an das folgende Gehäuse angepasst: 
https://www.reichelt.de/kleingehaeuse-72-x-50-x-35-mm-geh-ks-35-p8161.html

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Johannes T. F. schrieb:
> Danke für deine Hinweise; ich bleibe jetzt erstmal bei der
> Micro-USB-Buchse, damit ich demnächst auch mal fertig werde. Wie gesagt,
> die nächste Version bekommt dann USB-C.

Du hast Dich von der Masse so belabern lassen, dass Du zwischendurch 
sogar USB-C in diesem THT-Format machen wolltest? Standhaftigkeit muss 
man auch lernen, zumindest in einem gewissen vernünftigen Rahmen – viele 
solcher Berater in Netz haben nie real irgendeine Platine entworfen und 
herstellen lassen oder etwas selbst gebaut, dafür können sie aber 
erstaunlich gut alles mögliche labern und einem anraten : ) Hoffentlich 
wirst Du auch das mit der Micro-USB-Buchse später – wegen z.B. 
„Wackel-Dackel”-Geschichten – nicht bereuen, ist aber definitiv besser 
als Mini-USB. Na wie auch immer – ich drücke die Daumen, dass Du endlich 
bald Deine Platine sehen und bewundern kannst! Solche positiven Effekte 
sind wichtig, um voranzukommen.

: Bearbeitet durch User
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Gregor J. schrieb:
> Du hast Dich von der Masse so belabern lassen, dass Du zwischendurch
> sogar USB-C in diesem THT-Format machen wolltest?

Der Grat zwischen beratungsresistent und standhaft ist schmal ;-)

IMO ist der Aufwand für USB-C minimal. Man muss 2 Widerstände einbauen 
für die CC-Leitungen, sonst ist es (für ein gewöhnliches Device) 
identisch zu klassischen USB-Buchsen, man braucht eben nur den passenden 
Footprint. Man kann sich da z.B. vom Schaltplan des Arduino UNO R4 
Minima inspirieren lassen:

https://docs.arduino.cc/resources/schematics/ABX00080-schematics.pdf 
(man beachte R24/R25). Genau so habe ich es bei einem industriell 
genutzten Produkt gemacht, und es hat super funktioniert. Keiner hat 
Micro-USB hinterhergetrauert...

Ich persönlich finde es total nervig jede Menge verschiedene Kabel 
bevorraten zu müssen. Der Trend geht definitiv zu USB-C, alle modernen 
Smartphones nutzen das, zunehmend mehr Laptops haben nichts anderes 
mehr, und auch manches Mikrocontroller-Board nutzt es. Trend steigend. 
Klar kann man sich noch zusätzlich USB-C auf Micro-USB-Kabel hinlegen, 
aber wozu wenn man garantiert sowieso immer USB-C-Kabel herumliegen hat?

USB-C wird uns noch lange erhalten bleiben (viel länger als 
Mini/Micro-USB), weil es "aufwärtskompatibel" ist - über die 
CC-Leitungen können kompatible Geräte zusätzliche 
Funktionen/Geschwindigkeiten aushandeln. Zukünftige Geräte und Kabel 
werden aber sehr sicher abwärtskompatibel zu USB 2.0 bleiben, somit wird 
man ein Gerät mit USB-C-Buchse noch lange nutzen können. Dazu kommen 
natürlich die Vorteile bei der mechanischen Stabilität und Umdrehbarkeit 
der Stecker. Das ist bei einem selbstgenutzten Projekt nicht so wichtig, 
aber du glaubst nicht wie viele Geräte reklamiert werden weil Nutzer den 
Micro-USB stecker mit Gewalt falsch herum hinein rammen. Außerdem kann 
man (standardkonform, ohne Erweiterungen wie QuickCharge) sehr simpel 
über ein paar Widerstände einen Strom von 1.5A / 3A anfordern.

: Bearbeitet durch User
von Fabian H. (hdr)


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Warum genau nicht einfach fertig kaufen?
Zum Üben?! - ok. Ansonsten: https://www.ebay.de/itm/165686557366

von Vickey G. (vickey_g)


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Hier können Sie Bilder oder KiCad-Dateien hochladen. Hier sind einige 
spezifische Fragen und Vorschläge, die auf den von Ihnen 
bereitgestellten Informationen basieren: 1. Erdungsebene und 
Durchkontaktierungen: Stellen Sie sicher, dass Ihre Erdung durchgehend 
ist und dass alle GND-Pins über Durchkontaktierungen mit dieser 
Erdungsebene verbunden sind. Dadurch werden Lärm und Störungen 
reduziert. Professioneller unter www.buysmt.com

von Vickey G. (vickey_g)


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Hier können Sie Bilder oder KiCad-Dateien hochladen. Hier sind einige
spezifische Fragen und Vorschläge, die auf den von Ihnen
bereitgestellten Informationen basieren: 1. Erdungsebene und
Durchkontaktierungen: Stellen Sie sicher, dass Ihre Erdung durchgehend
ist und dass alle GND-Pins über Durchkontaktierungen mit dieser
Erdungsebene verbunden sind. Dadurch werden Lärm und Störungen
reduziert. Professioneller unter https://www.buysmt.com/

von Johannes T. F. (jofe)


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Gregor J. schrieb:
> Na wie auch immer – ich drücke die Daumen, dass Du endlich
> bald Deine Platine sehen und bewundern kannst!

Vielen herzlichen Dank! :)

Niklas G. schrieb:
> https://docs.arduino.cc/resources/schematics/ABX00080-schematics.pdf
> (man beachte R24/R25).

Da wurde tatsächlich C21 (Shield–GND) mit 1 kV(!) Spannungsfestigkeit 
eingeplant. Gibt es sowas überhaupt als SMD? Und das müsste ja dann auch 
für den Widerstand R23 gelten? Dann würde ja nicht mal ein 0207-THT 
reichen, man müsste ca. 4 davon in Reihe schalten ...

Niklas G. schrieb:
> Ich persönlich finde es total nervig jede Menge verschiedene Kabel
> bevorraten zu müssen.

Bei mir gibt es z.Zt. wesentlich mehr Micro-USB- als USB-C-Kabel, allein 
schon wegen der Raspberry Pi Picos hatte ich mir einige davon bestellt 
(vorher hatte ich fast nur solche "Charging Only"-Kabelchen). USB-C hat 
sich allgemein in meinem Haushalt bisher noch nicht durchgesetzt (OK, 
ich kaufe PCs generell nur gebraucht als Leasing-Rückläufer, die sind 
immer eine Generation älter) – ich glaube tatsächlich, mein Smartphone 
ist derzeit mein einziges Gerät mit USB-C. Dann noch der Raspberry Pi, 
aber nur als Power Input. Wird sich aber sicherlich in den nächsten 
Jahren ändern.

Fabian H. schrieb:
> Warum genau nicht einfach fertig kaufen?
> Zum Üben?!

Ja, zum Lernen/Üben von doppelseitigem Layouten, SMD-Löten und nicht 
zuletzt auch, weil es mir einfach Spaß macht.

: Bearbeitet durch User
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Johannes T. F. schrieb:
> Da wurde tatsächlich C21 (Shield–GND) mit 1 kV(!) Spannungsfestigkeit
> eingeplant. Gibt es sowas überhaupt als SMD? Und das müsste ja dann auch
> für den Widerstand R23 gelten?

Keine Ahnung, aber das ist ja auch nicht spezifisch für USB-C.

Johannes T. F. schrieb:
> Wird sich aber sicherlich in den nächsten
> Jahren ändern.

Ja denke ich auch. Ich kaufe alles wenn möglich nur noch mit USB-C...

von Veit D. (devil-elec)


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Johannes T. F. schrieb:
> Veit D. schrieb:
>> Achte auf mehr Spannungsfestigkeit der Teile.
>
> Ein THT-Widerstand 0207 und ein 500-V-Scheiben-Kerko sollte reichen,
> oder?

Habe nochmal nachgeschaut. Standardwerte sind 1M und 4,7nF. Deine 470k 
und 10nF gehen auch. Es geht praktisch nur darum das eine mögliche 
Berührungsspannung zum entladen sanft und nicht schlagartig abgebaut 
wird. Wie bei einer ESD Matte. Spannungsangaben findet man keine, aber 
500V ist für mich auch Minimum, weil mit höheren Berührungsspannungen an 
der Stelle zu rechnen ist.

von Veit D. (devil-elec)


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von Johannes T. F. (jofe)



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Hier mal mein aktueller Zwischenstand. Es fehlen noch GND-Vias, die 
Footprints von R1/C1 müssen noch angepasst und manche Leiterbahnen noch 
breiter gemacht werden.

Ich überlege noch, ob man die freie Fläche links noch mit Massefläche 
ausfüllen sollte – getrennt von der „bereinigten“ Masse nach U1, so wie 
ich es rechts gemacht habe? Ist die Masseführung auf der rechten Seite 
so OK? Ich habe die Massefläche um VCC-Eingang und UART-Anschluss von 
der ADuM1201-Masse getrennt und beide nur am GND-Pin von U4 
zusammengeführt.

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