Hallo Forum,
ich habe mein erstes Board designt und würde gerne mal nachfragen ob etwas fehlt, verbessert werden kann oder nicht stimmt.
Das Board besteht aus einem RP2040 als uC die Analoge Schaltung soll für eine PH-Messprobe genutzt werden. Der rp2040 nutzt einen externen Flash. Er soll über USB-C programmiert werden und zudem wenn angeschlossen auch darüber mit Spannung versorgt werden.
Es gibt eine RGB-Led zur statusanzeige und zwei Taster für REST und BOOT. Im Betrieb wird das Board mit 5V einer externen Spannungsquelle versorgt.
Ist eine zusätzlicher ESD-Schutz für die USB-Buchse nötig?
Du meinst, du hast ein paar ,bauteile zusammengesucht und nachlässig auf ein Blatt geschmissen.
Ich weiss nicht mal wo VCC_ADC herkommen soll.
Ein MCP6N11 ist kein Elektrometer-Verstärker, ich weiss nicht eie niederohmig deine pH-Sonde ist und wie leitfähig dein Medium.
Da du aber 1nF Kondensatoren nutzt, scheint der Leckstrom dir keine Sorgen zu machen.
Normalerweise vermeidet man solche Ableitströme an einer pH-Sonde, biegt gar Anschlussbeinchen hoch um Ableitstöme über die Platine zu verhindern.
Du meinst, du hast ein paar Bauteile zusammengesucht und nachlässig auf ein Blatt geschmissen.
Ich weiss nicht mal wo VCC_ADC herkommen soll.
Ein MCP6N11 ist kein Elektrometer-Verstärker, ich weiss nicht wie niederohmig deine pH-Sonde ist und wie leitfähig dein Medium.
Da du aber 1nF Kondensatoren nutzt, scheint der Leckstrom dir keine Sorgen zu machen.
Normalerweise vermeidet man solche Ableitströme an einer pH-Sonde, biegt gar Anschlussbeinchen hoch um Ableitströme über die Platine zu verhindern und legt den 1nF zwischen VIP und VIM oder an einen Guard-Ring.
OPV_GND holst du aus einem DAC, ich wusste nicht, fass der RP2040 einen hat. Es reicht auch ein ungenauer Spannungsteiler von VCC denn du kannst ihn mit einem zweiten Analogeingang messen.
C4 unentkoppelt an einem MCP6001 Ausgang geht nicht, der ist nicht gain 1 stabil bei kapazitiven Lasten, ab 100pF will der einen Serienwiderstand was die 'Referenz' natürlich wieder ungenau macht.
Ist eine zusätzlicher ESD-Schutz für die USB-Buchse nötig
Ja, wenn USB412 ein IC und nicht ein Modul ist, finde nichts darüber.
Ich finde pH Werte ja auch gnadenlos schnell, da akzeptiert man natürlich alle nicht so günstigen Eigenschaften, nicht mal die 4MB scheinen dir zu teichen, eines RP2040 um bei der Datenrate noch hinterher zu kommen.
Du meinst, du hast ein paar Bauteile zusammengesucht und nachlässig auf
ein Blatt geschmissen.
Ich weiss nicht mal wo VCC_ADC herkommen soll.
Ein MCP6N11 ist kein Elektrometer-Verstärker, ich weiss nicht wie
niederohmig deine pH-Sonde ist und wie leitfähig dein Medium.
Da du aber 1nF Kondensatoren nutzt, scheint der Leckstrom dir keine
Sorgen zu machen.
Normalerweise vermeidet man solche Ableitströme an einer pH-Sonde, biegt
gar Anschlussbeinchen hoch um Ableitströme über die Platine zu
verhindern und legt den 1nF zwischen VIP und VIM oder an einen
Guard-Ring.
OPV_GND holst du aus einem DAC, ich wusste nicht, fass der RP2040 einen
hat. Es reicht auch ein ungenauer Spannungsteiler von VCC denn du kannst
ihn mit einem zweiten Analogeingang messen.
C4 unentkoppelt an einem MCP6001 Ausgang geht nicht, der ist nicht gain
1 stabil bei kapazitiven Lasten, ab 100pF will der einen
Serienwiderstand was die 'Referenz' natürlich wieder ungenau macht.
Danke für deine Tipps.
Wie bereits gesagt ist das im Ramen eines Projektes mein erstes selbsterstelltes Board, deshalb auch all diese Bauteile die ich auf das Blatt "geschmissen" habe. Trotzdem danke.
Früher hat man einen Testaufbau erstmal als Drahtigel aufgebaut. Erst wenn das hingehauen hat, hat man das Ganze in Form gebracht.
Das kann man auch heute noch so machen. Für SMDs gibt es Adapterplatinen auf DIL. Wenn man keinen Drahtigel mag, geht auch Lochraster.
Mein komplexester Aufbau als 3D Drahtigel war ein (Schalt)netzteil mit dem legendären 723. Der war eigentlich ein Linearregler, ließ sich aber auch als Schaltregler missbrauchen. Mit Kurzschlusschutz und allem drum und dran.
Bildlich gesprochen muss man jetzt das D+ oben links mit dem D+ unten rechts verbinden, und D- oben rechts mit D- unten links. Auf dem PCB sind die Pins natürlich alle nebeneinander in eine Reihe und daher ist es kein "Kreuz" mehr. Je nachdem wie rum das Kabel gesteckt wird sind dann entweder die oberen oder die unteren D+/D- -Kontakte der Buchse mit dem Kabel verbunden. Würde man nur eins der beiden D+/D- Paare auf dem PCB verbinden, würde das Kabel nicht funktionieren wenn es "anders rum" gesteckt wird.
Würde man nur eins der beiden D+/D- Paare auf dem PCB verbinden, würde
das Kabel nicht funktionieren wenn es "anders rum" gesteckt wird.
Was bei einigen Geräten und Kabeln der Fall ist. Bei USB wird so oft auf die Spezifikation geschissen, dass uns das noch übel um die Ohren fliegen wird.
By the way: Es wird Zeit, mal wieder einen Satz neuer Stecker einzuführen 😀
Bei USB wird so oft auf
die Spezifikation geschissen, dass uns das noch übel um die Ohren
fliegen wird.
Tja, selbst der Raspberry Pi hat es mal verbockt. Zugegebenermaßen ist die USB-Spezifikation nicht so geschrieben, dass man für 08/15-Usecases schnell auf die korrekte Lösung kommt. Besonders nerven mich die Unmengen an passiven USB-A (male) auf USB-C (female) Adaptern welche die USB-3 Leitungen nicht umschalten, wodurch USB-C-Kabel da dran dann nur in eine Richtung gehen. Dito bei passiven USB-C-Verlängerungen, welche es ja eigentlich sowieso nicht geben sollte, während konforme Verlängerungen (im Endeffekt 1-Port-Hubs) total umständlich mit der Spannungsversorgung sind (statt clever USB-PD zu nutzen).
Dieser Schaltplan ist genauso wie der erste "hingerotzt". Das ist ein Kindergartenwimmelbild. Wenn ich ein Signal verfolgen will, möchte ich nicht das ganze Blatt nach dem passenden Label absuchen. Normalerweise malt man Schaltpläne dem Stromfluss nach von links (Input) nach rechts (Output) und von oben (Plus) nach unten (Ground). Aber nicht um jedes IC ein eigenes Viereck herum und die Zwischenverbindungen per Label. Das ist unübersichtlich!
Dieser Schaltplan ist genauso wie der erste "hingerotzt". Das ist
ein
Kindergartenwimmelbild. Wenn ich ein Signal verfolgen will, möchte ich
nicht das ganze Blatt nach dem passenden Label absuchen. Normalerweise
malt man Schaltpläne dem Stromfluss nach von links (Input) nach rechts
(Output) und von oben (Plus) nach unten (Ground). Aber nicht um jedes IC
ein eigenes Viereck herum und die Zwischenverbindungen per Label. Das
ist unübersichtlich!
Ich denke ein Irrgarten aus Leitungen wäre nicht viel übersichtlicher aber danke für deine hilfreichen Tipps.
Ich denke ein Irrgarten aus Leitungen wäre nicht viel übersichtlicher
aber danke für deine hilfreichen Tipps.
Doch, ist er. Denn da muss man nur dem Strich nachgehen, um zu wissen, wohin das Signal geht. Hier muss man das ganze Blatt nach dem schlecht zu lesenden Label suchen. Schau dir doch mal einige ältere Schaltpläne an, wie es geht. Die neueren, vor allem aus der "Makerszene" sind alle für mich unlesbar.
Die neueren, vor allem aus der "Makerszene" sind alle
für mich unlesbar.
Ich hab schon viele Schaltpläne aus dem professionellen Bereich gesehen die genau so ausschauen. Man schaue sich nur mal die typischen Schaltpläne von Eval-Boards an, insbesondere die von ST. Wenn man den Schaltplan als PDF hat kann man Labels einfach per Ctrl+F suchen.
Ich kann deine Ansicht verstehen. Mir persönlich ist es so lieber. Hautsächlich ging es mir nur darum ob ich die Spannungsversorgung richtig habe und die Kondensatoren überall passen.
VG
Ich denke ein Irrgarten aus Leitungen wäre nicht viel übersichtlicher
aber danke für deine hilfreichen Tipps.
Den Irrgarten gibt es nicht, wenn die Baugruppen vernünftig angeordnet sind.
Fasse zusammengehörige Leitungen ggf. zu Busverbindungen zusammen.
Versorgungsspannungen brauchen gar nicht überall als Leitungen aufzutauchen, sondern können über Symbole dargestellt werden.
Bist du sicher, dass du eine vollbestückte USB C Buchse löten
willst/kannst?
Schalter / Taster zeichnet man als Schalter und nicht als Block
Du hast soviel Platz auf deinem Blatt da musst du nicht die Cs mit
kleinen Winkelstücken anbinden
Der Q1 soll ein p-Kanal-Mosfet sein der zwischen beiden Spannungen (USB/VCC) umschalten soll.
Das mit der USB-Buchse werde ich wohl herausfinden müssen.
Ich finde es für mich mit den C´s etwas besser sichtbar falls ich was vergesse
Ich denke ein Irrgarten aus Leitungen wäre nicht viel übersichtlicher
Wenn du es zeichnest: vielleicht.
Denke dran, dass die derartigen 'Schaltpläne' die du auf kommerziellen Seiten siehst, manchmal absichtlich der obfuscation (Verschleierung) dienen sollen.
Denke dran, dass die derartigen 'Schaltpläne' die du auf kommerziellen
Seiten siehst, manchmal absichtlich der obfuscation (Verschleierung)
dienen sollen.
Bei Evalboard sicher nicht, die Hersteller wollen ja dass man die als Referenz nutzen kann um eigene Boards mit dem jeweiligen Bauteil zu designen. Evalboards zu verkaufen ist ja nicht deren Hauptgeschäft...
Auf dem Pi Pico ist der BOOTSEL Button über einen 1k Widerstand mit der CS-Leitung vom Flash verbunden, bei dir jedoch direkt... Ist das richtig so? Schließt man damit nicht den IO kurz wenn man den Button drückt während der uC den Pin "high" zieht? Im Betrieb macht der das ja bestimmt mit einer Push-Pull-Stufe (nicht per OpenDrain) wegen Geschwindigkeit.
Da brauchts heftigst Daumenschrauben, für ein "Ja ich in faul..."! :DDD
Hallo Theo!
Faul heißt bei mir, ich mache nicht mal einen Schaltplan.
Deshalb schrieb ich auch, dass das eine Gedächtnisstütze für den Entwickler ist.
Das wird dann ein Problem, wenn man nach Jahren drauf schaut und sich fragt was das mal war. So ähnlich wie Software ohne Kommentare. Kann man im Grunde wegwerfen.
Ich denke ein Irrgarten aus Leitungen wäre nicht viel übersichtlicher
aber danke für deine hilfreichen Tipps.
Der Irrgarten lichtet sich schnell wenn man die Bauteile sinnvoll zueinander anordnet und bei gleichartigen Signalen die Busfunktion für das Ziehen der Verbindungen nutzt.
Mir sind sinnvoll verwendete Labels allemal lieber als ein Wirrwar von komisch gezogenen Leitungen.
Natürlich könnte man das hier noch optimieren, ich würde aber gegebenenfalls auf hierarchische Schaltpläne zurückgreifen. Die analoge Baugruppe kann ja beispielsweise bequem mit allem, was dazu gehört, auf einen eigenen Schaltplan gezogen werden und braucht dann nur noch wenige Signale nach "draußen". Das erlaubt dir dann auch gleich, die Spannungsversorgung sinnvoll auszudrücken: Wenn du da spezielle Anforderungen hast, getrennte Groundplanes etc., dann lässt sich das übersichtlicher auf einem getrennten Schaltplan ausdrücken.
Allerdings: Es ist der erste Versuch. Da darf man Fehler machen und lernen. Die Kritik, die hier kommt, ist teilweise sehr überzogen, da Layouting von Schaltplänen und Platinen auch sehr viel Erfahrungssache ist. Beim ersten Mal darf man da gerne mit vielen Labels arbeiten und dann gerne selber herausfinden, dass so zum Beispiel völlig unklar ist, woher die ganzen verschiedenen Grounds der Analogbaugruppe kommen. ;)
Der Q1 soll ein p-Kanal-Mosfet sein der zwischen beiden Spannungen
(USB/VCC) umschalten soll.
das hab ich schon verstanden. So wie du den Mosfet benutzt wirkt er nur als Sperre von VBus nach Vcc. Dein Regler wird über die Bodydiode von VCC oder die Diode von VBus versorgt. Da kannst du den Mosfet auch gleich durch eine Diode ersetzen, bzw vieleicht sogar eine Doppeldiode einbauen.
Ich hab das mal ordentlich gemalt dann wird das auf einen Blick klar.
Allerdings: Es ist der erste Versuch. Da darf man Fehler machen und
lernen. Die Kritik, die hier kommt, ist teilweise sehr überzogen, da
Layouting von Schaltplänen und Platinen auch sehr viel Erfahrungssache
ist. Beim ersten Mal darf man da gerne mit vielen Labels arbeiten und
dann gerne selber herausfinden, dass so zum Beispiel völlig unklar ist,
woher die ganzen verschiedenen Grounds der Analogbaugruppe kommen. ;)
Danke für dein Verständnis. Mir ist klar dass ich einige Labels/Signale für den Profi unnötig oft verwendet habe, nur mir hilft es den Überblick in dem Ganzen zu behalten.
Der Q1 soll ein p-Kanal-Mosfet sein der zwischen beiden Spannungen
(USB/VCC) umschalten soll.
das hab ich schon verstanden. So wie du den Mosfet benutzt wirkt er nur
als Sperre von VBus nach Vcc. Dein Regler wird über die Bodydiode von
VCC oder die Diode von VBus versorgt. Da kannst du den Mosfet auch
gleich durch eine Diode ersetzen, bzw vieleicht sogar eine Doppeldiode
einbauen.
Ich hab das mal ordentlich gemalt dann wird das auf einen Blick klar.
Alles klar habe ich verstanden. Wie löse ich es wenn nun ein technisch nicht begabter Programmierer die USB-Leitung anschließt während das Board mit VCC versorgt wird (Das Board wird über kontakte in ein Gehäuse gesteckt welches dieses mit Spannung versorgt)? Es wäre also möglich beide Spannungsquellen gleichzeitig anzuschließen wodurch der Regler überlastet wird.
Ich wollte den Transistor so einbauen, dass die USB-Spannung die VCC-Spannung "deaktiviert"
Ich denke ein Irrgarten aus Leitungen wäre nicht viel übersichtlicher
aber danke für deine hilfreichen Tipps.
Wenn man sich überlegt wie man die Komponenten auf's Blatt bringt ganz bestimmt nicht. Ich habe schon deutlich komplexere Schaltpläne in meinem Berufsleben gehabt und die waren alle so gezeichnet wie sich das gehört, also mit Verbindungen zwischen den Bauteilen - und glaube mir früher als man noch kein E-CAD hatte hat das deutlich mehr Arbeit gemacht, denn da hat man alles neu gezeichnet wenn es nicht gepasst hat.
Danke für dein Verständnis. Mir ist klar dass ich einige Labels/Signale
für den Profi unnötig oft verwendet habe, nur mir hilft es den Überblick
in dem Ganzen zu behalten.
Jetzt kommen natürlich hier wieder die Leute und beschweren sich weiterhin. Das musst du eben aushalten. Im Grunde genommen ist die Schaltung etwas unübersichtlich, allerdings hat sie aber auch nur zwei wesentliche interessante Teile: Den RP2040 nebst Beschaltung und deinen Analogteil.
Daher nun eine Frage: Worum geht es (dir) bei diesem Projekt? Der RP2040 braucht relativ viel Support-Beschaltung, auch das Löten des ICs ist nicht ganz einfach. Du erwähnst, dass du nicht so viel Erfahrung hast, daher frage ich mich so langsam, was eigentlich das Ziel ist. Ehrlicherweise muss man sagen, dass es hier nur darum gehen kann, irgendeine Schaltung mit dem RP2040 zu zeichnen, zu layouten und ggf. die Platine zu bestücken. Die Funktion der Schaltung ist nicht wesentlich, auch für die Software wird kaum Zeit übrig bleiben. Wenn das nicht die Zielsetzung ist, empfehle ich Dir dringend, Deine Vorgehensweise zu überdenken: Statt des aufwendigen Layouts des RP2040 und dem kostspieligen Kauf geeigneter Support-Komponenten solltest Du dir lieber einen Raspberry Pi Pico oder ein anderes geeignetes Modul besorgen, auf dem die Spannungsversorgung, USB-Anschluss, RP2040 und Flash bereits integriert sind. Das kann direkt auf deine Platine gelötet werden und dann musst du dich nur noch um den spannenden Analogteil kümmern. Der ist übrigens komplex genug, dass dir da auch die Beschäftigung nicht ausgeht. Zudem sparst du dir auch Geld, der Raspberry Pi Pico ist extrem kostengünstig, für so wenig Geld kommst du nicht einmal an die Komponenten in handhabbaren Stückzahlen.
Mir ist klar dass ich einige Labels/Signale
für den Profi unnötig oft verwendet habe, nur mir hilft es den Überblick
in dem Ganzen zu behalten.
Ne, wenn man Leitungen so einzeichnet wie sich das in einem Schaltplan gehört, dann ist das für den Überblick außerordentlich förderlich.
Mit solchen Labels arbeitet man nur, wenn man quer durch einen ganzen Schaltplan müßte. Schau Dir mal alte Schaltpläne von Radios oder Fernsehern an. Da werden solche Verbindungen mit Labels verwendet, aber sehr sparsam und eben nur dawo es wirklich Sinn macht.
Mir ist klar dass ich einige Labels/Signale
für den Profi unnötig oft verwendet habe, nur mir hilft es den Überblick
in dem Ganzen zu behalten.
Ne, wenn man Leitungen so einzeichnet wie sich das in einem Schaltplan
gehört, dann ist das für den Überblick außerordentlich förderlich.
Mit solchen Labels arbeitet man nur, wenn man quer durch einen ganzen
Schaltplan müßte. Schau Dir mal alte Schaltpläne von Radios oder
Fernsehern an. Da werden solche Verbindungen mit Labels verwendet, aber
sehr sparsam und eben nur dawo es wirklich Sinn macht.
Ich weiss nicht ob das eine Macke von KiCad ist oder ob das
DRC Fehler produziert. Jedenfalls erzeugt ein anständiges
Schaltplan-Programm bei mehreren verschiedenen Labeln am
gleichen Baum eine Fehlermeldung die einem dazu zwingt das
abzustellen.
Beispiele hier im Schaltplan siehe Ausschnitt im Anhang.
empfehle ich Dir dringend, Deine
Vorgehensweise zu überdenken: Statt des aufwendigen Layouts des RP2040
und dem kostspieligen Kauf geeigneter Support-Komponenten solltest Du
dir lieber einen Raspberry Pi Pico oder ein anderes geeignetes Modul
besorgen, auf dem die Spannungsversorgung, USB-Anschluss, RP2040 und
Flash bereits integriert sind.
Das hatte ich weiter oben auch schon erfolglos gemacht.
In "µC & Elektronik" gibt es weitere Einsteiger-Projekte mit den Überschriften "LED-Uhr mit Attiny26" und "Mikrocontroller Einstieg": Genauso hochfliegend und beratungsresistent. Ob's am Klimawandel liegt?
Man sollte die Leute auf die Nase fallen lassen. Anders wird das wohl leider nichts.
Mich würde sehr verwirren, dass 1 und das selbe Signal bei dir zig Namen hat. Das macht das Suchspiel so richtig aufwendig...
Den Kondensator C4 am Ausgang des OP finde ich auch interessant. Den würde ich wenigstens mit einem Widerstand von der Gegenkopplung entfernen.
Dass ein Signal aus einem IO-Pin namens "OPV_GND" dann letztlich als "Referenz" mit vielen Namen (die alle "VREF" beinhalten) wird, ist auch ein eher ungewöhnlicher Ansatz. Denn die Spannung eines GPIO ist alles andere als "definiert" oder "sauber".
[ironie]
Die Pullups für den I2C solltest du besser woanders verstecken, die sind zu dicht an der CPU.
[/ironie]
Jedenfalls erzeugt ein anständiges Schaltplan-Programm bei mehreren
verschiedenen Labeln am gleichen Baum eine Fehlermeldung
Mich würde interessieren, was der DRC dazu sagt.
Früher konnte man mit CAD Programmen auch eine Ascii-lesbare Netzliste erzeugen.
Diese müsste dann die Anzahl der tatsächlich vorhandenen Netze eindeutig aufgedröselt zeigen. Sowie alle Bauteile Pinnamen die an jeweiliges Netz geführt sind.
Abhängig vom Austauschformat der Fertigungsdaten bekommt der Leiterplattenhersteller bei der Open-/Short-Prüfung auch nen Vogel, wenn ein Netz verschiedene Namen hat und nicht explizit z. B. auf Sternpunkte/"Net Ties" hingewiesen wird.
Board.PNG
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