Kurzschluss Junkies [0x28]: Das Große Wandern

Die Kurzschluss-Junkies sind unterwegs in den Bergen und da darf neben dem IndiaNavi auch das Bier nicht fehlen.

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Wir suchen einen Produktnamen für das India Navi. Vorschläge und Voting: https://datentonne.wlankaffee.de/index.php/apps/polls/s/2RocEWUgAAiLSXpn

Common Sense Tipps

Make it work, make it good, make it fast/cheap

Wie geht man am besten mit der aktuell immernoch vorherrschenden Allocation-Situation um

„Chip“ der Woche

TFP410 von TI. Ein TMDS DVI Transceiver der RGB Signale in HDMI/DisplayPort Signale konvertiert. Für Chris‘ Nebenprojekt.

VCC, VEE, VDD, VSS oder VPP?

In elektronischen Schaltplänen findet man häufig die Bezeichnungen VCC, VEE, VDD, VSS, VPP; Vor allem an Spannungsnetzen. Doch wofür stehen die Abkürzungen?

Bevor wir versuchen zu erklären, was die Abkürzungen bedeuten schauen wir zuerst an welcher Stelle in der Schaltung Spannungsnetze auftreten, die die oben genannten Bezeichnungen tragen. VCC und VDD sind häufig an Stellen mit positiver Spannung wieder, z.B. Eingangsspannung eines Microcontrollers. VSS dagegen an der Bezugsmasse oder dem Minuspol (z.B. bei einer Batterie). VEE ist seltener zu finden und bezeichnet negative Versorgungsspannungen. VPP wird meistens die Spannung genannt, mit der eine Löschung oder Programmierung durchgeführt werden kann.

Doch woher kommen die Namen?

Erklärungsversuch 1

  • VCC: Versorgungsspannung Kollektoranschluss in bipolaren Bauteilen (PNP-NPN Transistor, 74er Logik)
  • VDD: Versorgungsspannung Drainanschluss in unipolaren Bauteilen (Feldeffekttransistor, 4000er Logik)
  • VSS: Source, Masse, Minuspol
  • VEE: Negative Spannung (Emitter)

Erklärungsversuch 2

  • VCC: an den Transistorkollektor (C) angeschlossene Versorgungsspannung (positive Spannung)
  • VEE: an den Transistoremitter (E) angeschlossene Versorgungsspannung (positive Spannung)
  • VDD: an den Transistordrain (D) angeschlossene Versorgungsspannung (negative Spannung oder Masse)
  • VSS: an die Transistorsource (S) angeschlossene Versorgungsspannung (negative Spannung oder Masse)

Erklärungsversuch 3

  • C steht für Circuit, also Schaltung. VCC ist die Versorgungsspannung der Schaltung.
  • D steht für Device, also Gerät. VDD ist die Betriebsspannung einer Schaltungskomponente
  • S steht für Series, also Zusammenhängend. VSS ist der gemeinsame Bezugspunkt, also Masse

Was ist mit VPP?

Ältere Mikrocontroller können über eine höhere Spannung als die Betriebsspannung „gebrannt“ werden. Dazu benötigen sie die Programmierspannung VPP.

Was ist eure Erklärung für die Kürzel auf Spannungsnetzen?

Kurzschluss Junkies [0x27]: Ein kleines Update

Feedback / Neuigkeiten

Danke für euren Support!

Common Sense Tipps

Basti: Große Probleme in kleine Häppchen
Chris: Inzidenzen sind immernoch wichtig

Pick and Place

Wird das dieses Jahr noch was mit dem ersten Pick?

IndiaNavi

Der Hackaday Pice ist fertig. Wir warten auf das Ergebnis.

„Chip“ der Woche

PM6200

Multifunktions Ethernet PHY mit 1.6TBit/s!!! Transferrate

Kurzschluss Junkies [0x26]: Was lange währt wird selten gut

Feedback / Neuigkeiten

Feedbackloop ist kleiner geworden. Kommt zu uns auf den Discord Server. Oder direkt in den Stream.

Common Sense Tipps

Basti: Double Check und dann Tripple Check. Und dann noch mal nachmessen.
Chris: Inzidenzen sind immernoch wichtig

Pick and Place

Es tut sich was. Aber es fehlt noch ein bisschen für den ersten Lauf

IndiaNavi

Wir haben „fertig“. Also 90%. Jetzt noch 180% Software.

„Chip“ der Woche

MAX16602 – VR13.HC Dual-Output Voltage Regulator Chipset

Kleiner PMIC mit 700A bei 1,8V. Für AI und Server

IndiaNavi Update 4.6.2021

Firmware Update over the Air

Heute habe ich einen großen Teil der Remote Update Funktion in Betrieb genommen. Es ist jetzt also möglich ein Firmwareupdate von einem HTTP Webserver einzuspielen. HTTPS funktioniert noch nicht, die TLS Engine lässt sich noch nicht richtig initialisieren. Ein Update dauert ungefähr 10 Sekunden.

Benutzeroberfläche

Auf der GUI Oberfläche wird jetzt ein Icon angezeigt, wenn das Gerät sich mit einem WiFi-Netzwerk verbunden hat.

Karten Tiles generieren

Der Konverter, der OSM Tiles von unserem Server lädt und in .raw Bilder für das Display umwandelt kann das jetzt parallel tun und läuft damit wesentlich schneller. Die Mapping Funktion hat leider eine Konvertierzeit von ca. 500ms pro Kachel. Hier kann also noch einiges optimiert werden.

Die Bilder zeigen das Display mit den Farben und auf der rechten Seite die Farben, wie sie im PNG zu sehen sind. Transparent wurde auf schwarz gemappt, daher der dunkle Balken auf dem Display.

Kurzschluss Junkies [0x25]: Mit Video und so

Feedback / Neuigkeiten

Wir haben den Podcast in einem Livestream aufgenommen. Vielleicht machen wir das jetzt immer so.

Common Sense Tipps

Basti: Kauft euch die kritischen Bauelemente (alles wofür es keine Alternative gibt) bevor ihr eure Platte entwickelt oder bestellt.
Chris: Hobby zum Beruf machen, oder besser: Habt Spaß am Job, alles andere erfüllt euch nicht.

Pick and Place

Die Endschalter sind jetzt erfolgreich angeschlossen. Es waren notwendig Pullup Widerstände dran zu machen.

IndiaNavi

ESP32 Version läuft. Display macht noch Probleme, aber es ist noch nicht klar, woher die kommen und was sie verursacht.

„Chip“ der Woche

BQ25171-Q1 von TI. Ein Ladechip für viele verschiedene Batterietypen.

EMV- Induktive Kopplung

Wie im Artikel über die kapazitive Kopplung beschrieben betrachten wir Microstrip Leiter. Betrachten wir zuerst die kurze Koppelstrecke. Dabei induziert das Magnetfeld der Leitung 1 in Leitung 2 eine Spannung, die in Richtung der Quelle eine positive und in Richtung der Senke eine negative Auslenkung hat.

Gehen wir jetzt davon aus, dass die Strecke länger ist, summiert sich der Fehler in Richtung Senke. In Richtung Quelle verlängert sich der Impuls.

Betrachten wir jetzt das Ende der Koppelstrecke, bewegt sich der Impuls in Richtung Quelle und Senke weiter.

Wie bereits gezeigt, koppelt kapazitiv ins positive und induktiv ins negative. Und bei der Stripline sind die Störgrößen auch identisch. Heißt, wenn wir alles betrachten, erhalten wir folgendes Bild der Störung:

Die Störung in Richtung Senke ist verschwunden und die Störung in Richtung Quelle ist so lange wie die Koppelstrecke, und addiert sich. Zu Beginn haben wir gesehen, dass Microstrip und Stripline sich in der Symmetrie des Dielektrikums unterscheiden und daher die induktive Kopplung nicht von der kapazitiven Kopplung ausgelöscht werden kann.

Und so beeinflussen wir die Signale an nahe aneinander verlaufenden Kupferbahnen auf Leiterplatten.

EMV – Kapazitives Übersprechen

Beim Übersprechen koppeln Signale in angrenzende Leitungen ein und können dort Probleme verursachen. Um Übersprechen zu verstehen betrachten wir die Signale auf der Leiterplatte und deren kapazitive Kopplung. Im nächsten Artikel betrachten wir die induktive Kopplung. Die Kombination aus beidem ist, was wir uns zum Schluss anschauen.

Betrachtet wird eine Stripline Konfiguration bei der die Leitungen in der der Leiterplatte liegen und eine GND als Referenzfläche darüber und darunter verläuft. Somit sind die induktiven Störeinflüsse und die kapazitiven Störeinflüsse gleich groß.

Stripline: GND auf beiden Seiten, Leiter verläuft in der Platine vergraben.

Bei der Microstrip Konfiguration liegen die Leiter auf der Außenseite der Platine, das ist die wahrscheinlichste Konfiguration bei 2 oder 4-Lagen Leiterplatten. Da hier das Dielektrikum ungleich ist, also FR4 (ɛ⁠r ≈ 4) und Luft (ɛ⁠r ≈ 1) ist die kapazitive Beeinflussung geringer.

Microstrip: GND Fläche als Referenz und Signale laufen darüber. Die Signale befinden sich an der Außenseite der Leiterplatte.

Kapazitive Kopplung

Bei der kapazitiven Kopplung werden in den beeinflussten Leiter Fehlerströme eingebracht. Leiter 1 und 2 haben eine kurze Beeinflussungsstrecke, hier mit einem C gekennzeichnet. Die beiden Leitungen haben Referenz auf GND und sind damit Kapazitiv miteinander verbunden. Leiter 1 ist der Aggressor und hat eine Signalflanke die sich von der Quelle (links) zur Senke (rechts) bewegt.

Das Signal (oben in blau) wechselt in Leiter 1 und verursacht einen Verschiebestrom durch die Kapazitäten. Dieser Strom fließt auch in Leiter 2.
Die Beeinflussung findet nur statt, wenn ein Verschiebestrom fließt, also wenn eine Signalflanke vorbei kommt.

Bei statischem Signal kommt es zu keiner Beeinflussung und die gekoppelte Störung wandert sowohl zur Quelle als auch zum Ziel. Sie bewegt sich in beide Richtungen!

Betrachten wir jetzt die Situation, wenn eine lange Koppelstrecke vorhanden ist. Hier dargestellt mit drei Kapazitäten:

Initial entspricht das Störsignal (obere grüne Kurve) dem der kurzen Koppelstrecke. Wenn jetzt die Signalflanke auf Leiter 1 weiter wandert, kombinieren sich die Störungen zu dem in der folgenden Abbildung gezeigten Störsignal

Der zur Senke wandernde Störimpuls wird mit dem neuen kombiniert und erhöht den Strom an dieser Stelle. Der zur Quelle wandernde Impuls wird länger, seine Amplitude steigt nicht. Er hat sich von der Beeinflussung bereits entfernt.

Je länger die Koppelstrecke ist, desto länger wird der zur Quelle laufende Störimpuls und desto größer wird der zur Senke wandernde Impuls.
Die nachfolgende Abbildung zeigt die wandernden Signale nachdem die Flanke in Leiter 1 die Koppelstrecke verlassen hat.

Die Störsignale wandern nun entlang der Signalleitung 2 zur Quelle (nach links) und zur Senke (nach rechts)

Im nächsten Artikel betrachten wir die induktive Kopplung und wo die Induktivität der Leitung Fehlerströme induziert.

Projekt Bestückautomat

Vor einigen Wochen haben wir im Podcast erwähnt, dass es bei dem Bestückautomat weiter geht. Nachdem wir jetzt endlich den Kopf haben und die notwendigen Kabel, konnte sich Chris an die zweite Version des Mainboards setzen.

Schwarzer Lötstopplack reflektiert sehr stark.

Dank der freundlichen Unterstützung von PCBWay haben wir diesmal auch nichts für das Mainboard bezahlt. Zusammengelötet haben wir das ganze dann in einem Lifestream. Es fehlte zwar ein Bauteil (das haben wir im falschen Gehäuse bestellt) aber wir haben alle andern Teile bestückt und müssen jetzt nur noch die fehlenden Teile nachlöten.

Via Bohrlöcher sind genau getroffen.
Auch auf der Rückseite kommen die Bohrlöcher mittig aus der Via

Das Board ist in Schwarz gehalten und hat daher zu dem weißen Siebdruck einen deutlichen Kontrast. Der Siebdruck ist jedoch eine irreführende Bezeichnung. Denn bei diesen Prototypen Leiterplatten wird selten ein Sieb hergestellt zum Bedrucken, sondern sie werden mit einem Tintenstrahl Drucker bedruckt. Ähnlich wie beim Drucker für Papier, nur dass die Tintentropfen größer sind.

Im Text sind die einzelnen Tintentropfen zu erkennen

PCBWay bietet für jede Platine einen elektrischen Test an, das bedeutet, dass die einzelnen Kupferflächen und Signalleitungen gegen alle angrenzenden getestet werden. Die Spuren dieses Tests sind in den HASL (Lötzinn) Flächen gut zu erkennen. Die kleinen Punkte in den Kontaktflächen von C15 und C17 kommen von der Testnadel, die hier angesetzt wurde und die Isolierung zu allen angrenzenden Leitungen getestet haben.

Nadelabdrücke der E-Test Nadeln in den Kontaktflächen von C15 und C17

Wenn wir demnächst die richtigen Treiber-Bausteine bekommen, dann werden wir sehen, ob alles geklappt hat.