Astuces simples pour minimiser les « croisés

Jacob du Bénin | 02 juin 2022

L'un des problèmes les plus courants que je vois avec la disposition des schémas et des circuits imprimés est celui des fils croisés. Par exemple, le concepteur a connecté la ligne de transmission des périphériques USART à la ligne de transmission du périphérique de réception au lieu de la ligne de réception. Le concepteur pensait avoir raison, mais peut-être que chaque appareil précisait ce que signifient Tx et Rx d'un point de vue différent. Étant donné deux choix, la loi de Murphy garantit que nous choisirons le mauvais choix dans 100 % des cas. Cet article explorera quelques astuces de PCB que les concepteurs peuvent utiliser pour récupérer d'une erreur de fil croisé.

Lorsque nous découvrons que nous avons permuté les lignes Tx/Rx ou CTS/RTS, nous savons à 100 % que nous devrons revenir en arrière et retravailler le graphisme du PCB pour que tout soit correct. En attendant, les ingénieurs électriciens et les développeurs de logiciels auront besoin de ces cartes pour les tests. Je vois généralement les concepteurs supposer qu’ils réussiront du premier coup. En cas d'hypothèse erronée, le concepteur ou le conseil d'administration sera obligé de suivre une procédure ennuyeuse qui comprend :

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Bien que cela répare les connexions électriques, le résultat est un tableau franc délicat et sujet aux pannes.

Les concepteurs doivent concevoir leur carte en s'attendant à ce qu'il y ait des erreurs ; après tout, nous ne sommes que des humains. Examinons maintenant deux astuces pour faciliter la retouche de ces erreurs.

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La première astuce que les concepteurs peuvent utiliser consiste à inclure deux vias sur chaque trace, comme le montre la figure 1. Les vias offrent ici deux avantages. Premièrement, cela donne une place importante pour couper la trace afin de rompre la connexion entre les deux appareils. Deuxièmement, les vias constituent un endroit parfait pour souder les fils ! Nous pouvons utiliser du fil de reprise et le souder dans les deux vias, en supposant que nous les avons correctement dimensionnés. Le temps requis pour la retouche est minime et la réparation de la carte est beaucoup plus robuste. Même si nous savons que les développeurs de logiciels vont probablement encore casser les câbles d'une manière ou d'une autre, cela devrait leur prendre plus de temps, et lorsqu'ils le feront, la réparation est simple puisqu'il ne s'agira pas d'une trace cassée.

Figure 1 – Incluez deux vias sur chaque trace pour faciliter les erreurs de fils croisés lors de la coupe et du cavalier.

Utiliser quelques vias est une solution raisonnable, mais je n'aime pas devoir découper des traces sur la carte. Je n'aime pas non plus devoir ajouter des trous supplémentaires dans le PCB, en partie parce que cela peut augmenter le coût de la carte. (Même si, honnêtement, l’augmentation des coûts est minime et fournit des points de test supplémentaires pour le débogage, ce qui est toujours bénéfique). Si je dispose un PCB, j'ajouterai des résistances en ligne sur les traces, comme le montre la figure 2.

Figure 2 – L'utilisation d'une résistance en ligne fournit rapidement une trace prédécoupée et des plots pour souder les fils de liaison.

Si le concepteur ne faisait aucune erreur lors de la présentation de la carte, il installerait une résistance de 0,001 $ à 0 ohm. Cependant, en cas d'erreur, le conseil est mis en place pour résoudre le problème en quelques minutes seulement.

L’astuce de la résistance en ligne est essentiellement la même idée que l’astuce des vias multiples, sauf que nous avons moins de travail ! Les plots des résistances en ligne « coupent » automatiquement la trace pour nous. Les pastilles constituent également un excellent point de soudure pour souder les fils de liaison aux bonnes connexions ! Encore une fois, je recommanderais de fixer les fils soudés pour éviter que toute contrainte ne soulève les plaquettes de la carte et ne l'endommage.

Des erreurs de schéma et de PCB sont inévitables. Quelle que soit votre expérience, il y aura un problème à un moment donné. Plutôt que de supposer que nous y parviendrons du premier coup, prévoyez les erreurs. Les problèmes de fils croisés avec les paires Tx/Rx et RTS/CTS peuvent facilement être résolus sur des cartes prototypes avec un minimum de retouches en utilisant soit des résistances en ligne, soit en ajoutant quelques vias supplémentaires aux traces. Vous serez heureux d'avoir pensé à l'avance lorsque vous aurez une douzaine de planches à retravailler.

Jacob Beningo est un consultant en logiciels embarqués qui travaille avec des clients dans plus d'une douzaine de pays pour transformer radicalement leurs activités en améliorant la qualité des produits, les coûts et les délais de commercialisation. Il a publié trop de blogs pour compter l'architecture, les processus et les techniques de développement des logiciels embarqués, est un conférencier et formateur technique recherché et est titulaire de trois diplômes, dont une maîtrise en ingénierie de l'Université du Michigan. Vous pouvez contacter Jacob à [email protected] et vous inscrire à sa newsletter mensuelle Embedded Bytes.