Att köpa komponenter från okända leverantörer kan verka lockande när de vanliga distributörerna är slutsålda och du behöver delar snabbt. Det kan vara frestande att ta risken, men det är viktigt att förstå att du verkligen tar en risk. I sådana fall krävs en extra kvalitetskontroll av varje enhet för att säkerställa att de är användbara. För att undvika sådana problem från början är det bättre att noggrant kontrollera att de delar du väljer alltid finns på lager hos åtminstone en distributör, helst två. Vissa företag kan köpa upp hela lagret av en viss komponent från en eller flera distributörer för en liten produktionsserie. Detta kan leda till den obehagliga överraskningen att en distributör har 2000 delar i lager ena dagen och inga alls nästa. Lagerproblem är också en anledning till att det är avgörande att undvika delar som är markerade som slut på livslängd (end of life, EOL) och istället välja komponenter som är aktiva och används i nuvarande design.

När en komponent är markerad som EOL, betyder det att den inte längre tillverkas eller stöds av tillverkaren. Ett relaterat begrepp är "not recommended for new designs" (NRND), vilket innebär att komponenten fortfarande kan vara i produktion men snart kommer att bli föråldrad och ersättas. För att undvika att välja delar som är på väg att bli inaktuella, finns det webbsidor hos många distributörer där man kan filtrera komponenter efter deras livscykelstatus. Detta är en funktion som bör utnyttjas om den är tillgänglig. Det kan även vara användbart att kontrollera tillverkarens webbsida eller kontakta deras applikationsingenjörer för att säkerställa att de valda delarna inte är på väg att bli inaktuella.

Komponenter distribueras ofta i långsträckta band av tejp. För ytmonterade komponenter (SMT) är detta band vanligtvis av papper eller plast, där små skåror håller komponenterna på plats. För genomgående hålkomponenter används en liknande teknik, men tejpen håller fast ledningarna medan själva komponenten sticker ut åt sidan. Dessa band rullas upp på en spole för att underlätta distributionen. Om du använder en pick-and-place-maskin för att montera komponenter, behöver dessa vara på en spole. Antalet komponenter på en spole varierar beroende på komponentens storlek, men typiska mängder är 3000 eller 10 000 enheter. Om du behöver mindre mängder för manuell montering kan du beställa delband istället för hela spolar.

Komponenter levereras nästan alltid i specialförpackningar för att skydda dem. De största farorna innan komponenterna når dig är fysisk skada, fukt och elektrostatisk urladdning (ESD). För att skydda mot ESD packas komponenterna ofta i speciella förseglade påsar med en statisk-dissiperande beläggning. När påsen öppnas är det avgörande att komponenterna tas bort vid en ESD-säker arbetsstation för att undvika skador. För att skydda mot fysisk skada kan komponenterna vara förpackade i antistatiskt skum eller bubbelplast. Fukt är särskilt farligt då det kan tränga in i komponenterna och orsaka fel vid lödning. För att hantera fuktens påverkan, finns det ett klassificeringssystem kallat "moisture sensitivity level" (MSL), som definierar hur länge komponenter kan förvaras innan de behöver torkas innan användning. Komponenter som överskrider den tillåtna tiden i MSL-tabellen måste genomgå en långsam bakning för att ta bort fukten innan de används.

För att säkerställa att du har tillräckligt med komponenter för produktionen är det också viktigt att alltid beställa lite fler delar än du faktiskt behöver. Både vid manuell montering och när man använder en pick-and-place-maskin kan delar tappas eller gå sönder. Här är några riktlinjer för hur mycket extra material du bör beställa beroende på komponentens typ och storlek. Små komponenter, som de i storlek 0201, kan kräva så mycket som 50 % extra, medan större komponenter ofta klarar sig med 10 % extra. Om du arbetar med mycket dyra eller stora komponenter, kan det vara värt att försöka återvinna tappade delar, även om det oftast inte är ekonomiskt att göra det för små delar.

Förutom elektroniska komponenter måste du också tänka på att beställa tillräckligt med mekaniska fästelement, som muttrar och skruvar. Beroende på deras kostnad rekommenderas att du köper 2-10 % extra. Vid dyrare fästelement, som exempelvis specialskruvar för en FPGA, kan det vara värt att vara mer försiktig med att förlora delar, men det är också viktigt att väga tiden det tar att hantera och återställa dessa delar mot den extra kostnaden.

En av de viktigaste faktorerna för ett bra designarbete kan sammanfattas med ett gammalt ordspråk: "Känn dina delar". Du kan inte uppnå de specifikationer du vill ha eller utveckla och felsöka en design utan att ha en djup först

Hur resistorer fungerar och deras roll i designen av elektriska kretsar

Resistorer spelar en fundamental roll i alla elektriska kretsar genom att begränsa strömflödet och påverka andra egenskaper hos kretsarna. När du designar kretsar måste du tänka på flera faktorer som kan påverka resistorernas funktion och livslängd. En viktig aspekt är temperaturens påverkan på resistansen. Eftersom resistorer har ett temperaturkoefficient för resistans (TCR) kommer deras resistans att ändras beroende på temperaturen. Detta kan vara av stor betydelse för vissa typer av kretsar, även om det ofta inte är ett problem för de flesta vanliga tillämpningar. Temperaturen kan både öka och minska resistansen beroende på vilket material resistorn är tillverkad av.

När resistorer används i känsliga applikationer, som när de agerar som sensorer, måste man vara medveten om deras termiska brus. Här gäller en generell regel att tjockfilmresistorer tenderar att ha högre termiskt brus än tunnfilmresistorer. Större resistorer har också högre termiskt brus än mindre resistorer, vilket gör det avgörande att välja rätt typ av resistor för den specifika applikationen.

En annan viktig faktor att ta hänsyn till är de resistorer som hanterar hög effekt. Dessa resistorer är fysiskt större och kan kräva kylning för att förhindra överhettning och för att säkerställa lång livslängd. För att minska riskerna och säkerställa effektivitet, är det klokt att designa kretsar så att högeffektresistorer inte behöver användas. Om resistorer utsätts för snabba pulser av hög effekt eller spänning, kan det vara nödvändigt att använda resistorer som är särskilt märkta som "pulse withstanding". NASA rekommenderar att man deraterar resistorer till 60 procent av deras nominella effekt för att säkerställa deras funktion under lång tid.

För vissa applikationer, som när resistorer används för att mäta ström, är det viktigt att välja resistorer med mycket låg resistans och exakt känd resistans för att säkerställa att mätningen inte påverkas av förluster i resistorn. Strömsensorresistorer är designade med dessa specifikationer i åtanke, och de har vanligtvis hög tolerans och kan hantera stora strömmar utan att förändra sitt värde.

När det gäller användningen av resistorer som spänningsdelare är det viktigt att överväga läckströmmen genom motståndet. För att minimera onödig energiförbrukning bör motståndet ligga inom intervallet 10 kΩ till 100 kΩ. Det är också avgörande att beräkna de optimala värdena för att säkerställa att strömmen som behövs för enhetens funktion inte överstiger det som är nödvändigt och inte genererar överflödig värme.

I vissa kretsar används resistorer för att omvandla logiknivåer, till exempel för att minska en 5V signal till en 3.3V signal. Men det finns flera risker med denna metod, särskilt för signaler med snabb förändring eller hög frekvens. Då kan den parasitiska induktansen och kapacitansen i resistorerna försämra signalens integritet. För långsamma signaler kan denna metod dock vara användbar.

När du väljer resistorer, är det också viktigt att känna till de standardvärden som finns tillgängliga, särskilt de som ingår i E24-serien. Här ingår vanliga resistansvärden som 1.0 kΩ, 10 kΩ och 100 kΩ, men det finns också ett brett urval av andra värden. Vissa resistorer, som 0 Ω-motstånd, används som hopkopplingar eller testpunkter. För mycket små värden nära 0 Ω, som används för specifika tillämpningar, kan det vara bättre att använda resistorer med väldigt låg resistans och hög tolerans.

Det är också viktigt att förstå att olika typer av resistorer har sina egna specifika användningsområden och begränsningar. För RF-applikationer, till exempel, är det vanligt att använda resistorer med ett värde på 49,9 Ω, eftersom dessa är lättare att hitta än den sällsynta 50 Ω-resistor. Detta är en typisk situation där en liten skillnad i värde (0,1 Ω) inte kommer att påverka kretsens funktion, men kan göra det lättare och billigare att hitta rätt komponent.

I sammanhang som gäller induktorer, som ofta används i omkopplade strömförsörjningar (SMPS), är det viktigt att noggrant välja komponenter som kan hantera de snabba strömmarna och elektromagnetiska störningar som genereras under drift. För att minska störningar används ofta skärmade induktorer, som hjälper till att förhindra att fältet som genereras vid omkoppling påverkar andra delar av kretsen.

För att säkerställa att alla komponenter fungerar korrekt är det avgörande att hålla sig inom de rekommenderade gränserna för effekt, temperatur och spänning. Detta gäller särskilt när det handlar om känsliga komponenter som induktorer, resistorer och kondensatorer.

Det är också viktigt att komma ihåg att val av resistorer, såväl som andra komponenter i en krets, påverkar kretsens övergripande prestanda, inklusive effektivitet, signalintegritet och livslängd. Också, om komponenter används utanför deras specifikationer, kan detta leda till felaktig funktion eller till och med skador på andra delar av kretsen.

Hur man hanterar högfrekventa signaler och designproblem på kretskort

För att mäta högfrekventa signaler på kretskort krävs speciella mätinstrument som kan hantera signaler med mycket låg belastningsfaktor. Dessa sonder kan vara mycket dyra, men de är avgörande för att noggrant mäta snabba signaler i tidsdomänen. Testpunkterna för sådana sonder är ofta bara öppningar i lödmasken på de spår som behöver mätas. Även om dessa sonder är kostsamma, finns det alternativ i form av billigare öppna källkods-sensorer, men de har inte samma precision eller prestanda.

Det finns dock problem som måste undvikas när man hanterar höga signaler. Ett av de vanligaste problemen är störningar som uppstår mellan spår som ligger nära varandra på PCB:n. För att minimera korskoppling, det vill säga elektrisk påverkan mellan dessa spår, bör avståndet mellan två mikrobana-spår vara minst fyra gånger tjockleken på dielektrikmaterialet som skiljer dem från varandra och deras referensjordplan. För att undvika korskoppling mellan stripline-spår bör avståndet vara minst dubbla dielektrikets tjocklek. En annan metod är att placera ett "stängsel" av jordvia mellan spåren. I coplanar waveguide-transmissionslinjer är dessa redan vanligen förekommande. För bästa isolering bör avståndet mellan via vara maximerat till λ/20, där λ är våglängden på den signal du försöker isolera.

När PCB:n är tät och det inte finns tillräckligt med utrymme för att förhindra korskoppling, är det nödvändigt att antingen uppskatta eller simulera potentiell störning. Detta är ett område inom elektroteknik som har utforskats grundligt av experter som Douglas Brooks och Lee Ritchey. Ritchey har bland annat skrivit boken Right the First Time (Speeding Edge, 2003), som behandlar detta ämne och andra aspekter av höghastighetsdesign.

När flera radiosändare är placerade på ett enda PCB är det viktigt att de placeras tillräckligt långt ifrån varandra, särskilt om de ska sända samtidigt och deras antenner är på samma kretskort. Detta förhindrar interferens mellan sändarna och håller antennerna från att bli urstämda. Denna process kallas för koexistenstester och är ofta mer komplicerad än att bara sätta radiosändarna på avstånd från varandra. De råd som ges här är tillämpliga även för att lösa koexistensproblem.

En annan viktig faktor att beakta är användningen av ENIG-beläggning (Electroless Nickel Immersion Gold) på RF-spår. ENIG-beläggningar ger ett extra förlust i signalöverföringen eftersom de innehåller nickel, vilket har högre förluster än koppar. Eftersom nickel är på spårens yta koncentreras mer av RF-signalen där, vilket leder till större förluster än förväntat. Denna förlust är mer märkbar för differentialpar än för mikrostrip-spår. Tabellen som visar förluster för ENIG-beläggningar vid höga frekvenser visar att förlusterna ökar exponentiellt med frekvensen.

När du designar spår på PCB:n är det också viktigt att tänka på vinklarna på spåren. Använd 45-graders eller mitterade svängar i stället för 90-gradiga svängar. Vissa CAD-verktyg har diagonalspår som standard, men dessa kan skapa problem i signalintegriteten. 90-gradiga svängar orsakar en extra kapacitans på spåret, vilket kan påverka signalens kvalitet. Hur mycket extra kapacitans som tillkommer beror på spårens bredd och PCB:ns substrat. För ett 50 Ω-transmissionslinje med en bredd på 20 mils kan den extra kapacitansen från en 90-graders sväng vara cirka 34 fF (femtufarad). Om signalens stigningstid är snabb och frekvensen är hög, kan denna kapacitans ha märkbar inverkan. En tumregel är att undvika 90-gradiga svängar om spårbredden är mer än fem gånger stigningstiden i picosekunder. För de flesta designs är dock 90-gradiga svängar acceptabla, även om 45-gradiga svängar ger ett mer estetiskt tilltalande och strukturerat resultat.

För att undvika signalförsämring och upprätthålla god signalintegritet, bör man alltid prioritera prestanda framför estetiska överväganden i layouten. Använd ett organiserat och symmetriskt tillvägagångssätt, men bara efter att alla prestandakrav har uppfyllts.

Det är också värt att påpeka att även om vissa designfel som 90-gradiga svängar kan orsaka problem vid höga frekvenser, är dessa ofta av mindre betydelse vid lägre frekvenser. Men när signalens rise time är snabb och kretskortet är väldigt tätt, kan även små effekter som extra kapacitans bli avgörande. Det är också viktigt att komma ihåg att snabbare stigningstider kan leda till elektromagnetisk störning (EMI), vilket är något som bör beaktas när man designar höghastighetskretsar.

Vad kan du skapa med 3D-utskrift och elektronik?
Hur språkliga skillnader och vardagliga uttryck reflekterar olika kulturer
Hur förändringar i vetenskapens historia påverkar vårt nuvarande tänkande och teknologi
Hur man gör en fyllig chowder med bacon, kyckling och färska örter
Hur man lär hunden nya trick och behåller motivationen
Vilka verktyg och ljussättningsprinciper är avgörande för produktfotografering?
Hur formar barndomens och ungdomens upplevelser vår framtid?
Hur hittar man vägen i en främmande stad?