[Перевод] «Сотовая» макетная плата
В очередной раз задумавшись о прототипировании электроники, автор также задался вопросом: какая топология макетной платы окажется оптимальной (в смысле, наиболее гибкой) для работы с небольшими SMD-компонентами, в частности, в корпусах, подобных SOT23–3.
Вариантов много, но в основном у них «растут ноги» из оригинальной топологии Veroboard — плата с двумерным массиом отверстий с шагом в 0,1 дюйма, с горизонтальными проводниками, которые можно разрезать где требуется. Есть также варианты с контактными площадками, никак между собой не соединёнными, с соединёнными попарно, и даже вообще без печатных проводников.
Плата Veroboard. Источник: Википедия
Права на название Veroboard много раз переходили от одной компании к другой, пока не вернулись к английской компании Vero Technologies, рядом с которой живёт автор. Как-нибудь он может даже туда заглянуть. Известны также названия perfboard, stripboard.
Далее, идут платы типа breadboard, не требующие пайки, что позволяет многократно переделывать схему и менять компоненты без их повреждения. Но такие платы, в отличие от предыдущих, непригодны для работы с SMD-компонентами, если к ним не припаять ножки. К таким платам относится, например, Adafruit Perma-Proto.
Плата Adafruit Perma-Proto. Источник: сайт Adafruit
Следующий вариант — поместить на одну универсальную плату как можно больше разных видов контактных площадок, чтобы подошли к максимально возможному количеству видов компонентов. Как, например, сделано в Universal Prototyping Board от Mike’s Electric Stuff.
Universal Prototyping Board от White Wing Design. Источник: whitewing.co.uk
Такое, конечно, при очень большом желании можно сделать и «на коленке» ЛУТом, но проще купить. Но сейчас — совсем не об этом. Автор размышляет о наиболее удобной плате для каскада на трёхвыводном компоненте в корпусе SOT23–3. Какая топология для него наиболее оптимальна? А если это МОП-транзистор? А если линейный стабилизатор? А почему на схемах обычно так много прямых линий? Что ещё может быть вместо них?
Если задаться целью заполнить двумерное пространство одинаковыми геометрическими фигурами без промежутков (на самом деле, небольшие промежутки всё же понадобятся для изоляции площадок друг от друга), на роль этих фигур подойдут, в частности, треугольники, прямоугольники и шестиугольники, данная задача называется замощением. Если площадки треугольные, к каждой из них можно припаять выводы до трёх компонентов:
Если прямоугольные — до четырёх:
Ну, а если шестиугольные — соответственно, до шести:
Комбинируя эти фигуры, можно получить «макетку», интересную с точки зрения скорее искусства, чем практики:
«Сотовую» плату интересно сделать так, чтобы схему можно было собрать независимо от порядка выводов у трёхвыводного компонента. Площадки, обозначенные красным (1), зелёным (2) и синим (3) цветами, идут к расположенному внизу месту впайки компонента в корпусе SOT23–3, площадки, обозначенные буквами A, B, C с цифрами, а также с обозначениями Vcc и Gnd, соединяют плату с внешними цепями через маленькие дополнительные площадки, к которым можно припаять гребёнку. Поскольку все одноимённые площадки (A, B, C, Vcc, GND) соединены между собой, выводов у гребёнки всего пять. Площадки, обозначенные белым цветом, изначально предназначены для подачи питания, но их роль можно переназначать. Обратите также внимание, что у площадок, обозначенных серым цветом, по два буквенно-цифровых обозначения: одно сверху, другое снизу.
В качестве «мостиков» между любыми двумя соседними площадками можно применять двухвыводные SMD-компоненты в корпусах 0603. Это могут быть резисторы, керамические конденсаторы, диоды, даже небольшие катушки индуктивности и др. Также в таких корпусах бывают и перемычки, но их проще сделать из кусочков жёсткого лужёного провода.
Вариантов схем, которые можно собрать на такой плате, очень много. Например, эмиттерный повторитель:
Превращается в:
Каскад с вольтодобавкой:
Он же на плате:
Параметрический стабилизатор:
На плате, контакты гребёнки использованы нестандартно: A — вход, Vcc — выход:
Фазосдвигающий генератор:
На плате, снова нестандартное использование площадок: A — питание, Vcc — выход:
Автор спроектировал следующий рисунок платы:
И представил себе, как он будет выглядеть, если набить его компонентами под завязку:
Необходимые файлы в формате KiCAD лежат здесь под GPL v3.
И вот платы приехали из Китая по $2 за 10 штук:
От переводчика: лучше было бы «соты» сделать значительно меньшего размера, заполнить ими всё пространство платы, никак их между собой не соединять, шелкографией ничего не закрывать, на гребёнки и спец. место для SOT23–3 ничего не выводить и вообще их не предусматривать. SOT23–3 можно припаять прямо к трём любым площадкам как-то так:
Понятно, что в этом случае придётся помещать на плату не только компоненты, но и перемычки произвольной формы, как на обычных макетных платах. Преимущество, состоящее в возможности припайки к одной площадке до шести SMD-компонентов, при этом сохраняется.
