ekmek tahtası - Breadboard
Bir breadboard veya Protoboard, bir inşaat üs prototipleme ait elektronik . Başlangıçta kelime, ekmek dilimlerken kullanılan cilalı bir tahta parçası olan gerçek bir ekmek tahtasına atıfta bulundu. 1970'lerde lehimsiz devre tahtası ( aka pano , bir terminal dizi panosu) kullanıma sunuldu ve günümüzde "breadboard" terimi genellikle bunlara atıfta bulunmak için kullanılıyor.
Lehimsiz breadboard lehimleme gerektirmediği için tekrar kullanılabilir. Bu, geçici prototipler oluşturmak ve devre tasarımı ile deney yapmak için kullanımı kolaylaştırır. Bu nedenle lehimsiz breadboard'lar öğrenciler arasında ve teknolojik eğitimde de popülerdir. Daha eski breadboard türleri bu özelliğe sahip değildi. Yarı kalıcı lehimli prototipler veya tek seferlik ürünler oluşturmak için kullanılan bir stripboard ( Veroboard ) ve benzeri prototipleme baskılı devre kartları kolayca yeniden kullanılamaz. Küçük analog ve dijital devrelerden komple merkezi işlem birimlerine (CPU'lar) kadar çeşitli elektronik sistemler, devre tahtaları kullanılarak prototiplenebilir .
Daha kalıcı devre bağlantı yöntemleriyle karşılaştırıldığında, modern breadboard'lar yüksek parazitik kapasitansa, nispeten yüksek dirence ve daha az güvenilir bağlantılara sahiptir, bunlar itişmeye ve fiziksel bozulmaya maruz kalır. Sinyalizasyon yaklaşık 10 MHz ile sınırlıdır ve bu frekansın altında bile her şey düzgün çalışmaz.
Bir çip (SoC) çağında sistemde yaygın bir kullanım, önceden monte edilmiş bir baskılı devre kartı (PCB) üzerinde , fişe takmaya uygun bir başlıkta bir dizi giriş/çıkış (IO) pinini ortaya çıkaran bir mikro denetleyici (MCU) elde etmektir. bir devre tahtasına ve ardından genel amaçlı giriş/çıkış (GPIO), UART / USART seri alıcı - vericiler, analogdan dijitale dönüştürücü (ADC), dijital- analog dönüştürücü (DAC), darbe genişlik modülasyonu (PWM; motor kontrolünde kullanılır ), Seri Çevresel Arabirim (SPI) veya I²C .
Ardından, MCU'nun devre prototipini test etmesi, hata ayıklaması ve etkileşim kurması için bellenim geliştirilir. Yüksek frekanslı çalışma daha sonra büyük ölçüde SoC'nin PCB'si ile sınırlıdır. SPI ve I²C gibi yüksek hızlı ara bağlantılar durumunda, bunlar daha düşük bir hızda hata ayıklanabilir ve daha sonra tam hızlı çalışmadan yararlanmak için farklı bir devre montaj metodolojisi kullanılarak yeniden kablolanabilir. Tek bir küçük SoC genellikle bu elektriksel arabirim seçeneklerinin çoğunu büyük bir posta pulundan biraz daha büyük bir form faktöründe sağlar ve Amerikan hobi pazarında (ve başka yerlerde) birkaç dolara bulunabilir ve oldukça karmaşık devre tahtası projelerinin mütevazı bir maliyetle oluşturulmasına izin verir. .
Evrim
Radyonun ilk günlerinde amatörler, çıplak bakır telleri veya terminal şeritlerini ahşap bir tahtaya (genellikle kelimenin tam anlamıyla ekmek dilimlemek için bir tahta) çiviler ve bunlara elektronik bileşenler lehimlerdi. Bazen bir kağıt şematik diyagramı , terminalleri yerleştirmek için bir kılavuz olarak ilk önce panoya yapıştırıldı, daha sonra şema üzerindeki sembollerinin üzerine bileşenler ve teller takıldı. Montaj direkleri olarak raptiyeler veya küçük çiviler kullanmak da yaygındı.
Breadboard'lar zamanla gelişti ve bu terim artık her türlü prototip elektronik cihaz için kullanılıyor. Örneğin, ABD Patenti 3,145,483, 1961'de dosyalanmıştır ve monte edilmiş yaylara ve diğer olanaklara sahip bir ahşap plakalı devre tahtasını açıklar. ABD Patenti 3.496,419, 1967'de dosyalanmıştır ve bir Baskılı Devre Breadboard olarak belirli bir baskılı devre kartı düzenine atıfta bulunur . Her iki örnek de önceki teknikteki diğer devre tahtası türlerine atıfta bulunur ve bunları açıklar .
Günümüzde en yaygın kullanılan devre tahtası genellikle beyaz plastikten yapılır ve takılabilir (lehimsiz) bir devre tahtasıdır. 1971 yılında Ronald J. Portugal tarafından tasarlanmıştır.
alternatifler
.jpg)
Prototip oluşturmak için alternatif yöntemler, noktadan noktaya inşaat (orijinal ahşap devre tahtalarını andırır ), tel sarma , kablo kalemi ve şerit tahtası gibi panolardır. Milyonlarca transistör , diyot ve direnç içeren modern bilgisayarlar gibi karmaşık sistemler, karmaşık tasarımlarının bir devre tahtasında düzenlenmesi ve hatalarının ayıklanması zor olabileceğinden, devre tahtaları kullanılarak prototip oluşturmaya uygun değildir .
Modern devre tasarımları genellikle şematik bir yakalama ve simülasyon sistemi kullanılarak geliştirilir ve ilk prototip devreler bir baskılı devre kartı üzerine kurulmadan önce yazılım simülasyonunda test edilir . Entegre devre tasarımları aynı sürecin daha uç bir versiyonudur: prototip silikon üretmek maliyetli olduğundan, ilk prototipler üretilmeden önce kapsamlı yazılım simülasyonları gerçekleştirilir. Bununla birlikte, prototipleme teknikleri, RF devreleri gibi veya bileşenlerin yazılım modellerinin tam veya eksik olduğu bazı uygulamalar için hala kullanılmaktadır .
Çift başına bir deliğin sırasına ve diğerinin sütununa bağlandığı kare bir delik çifti ızgarası kullanmak da mümkündür. Bu aynı şekil, her biri saat yönünde/saat yönünün tersine dönen satırlar ve sütunlardan oluşan bir daire içinde olabilir.
lehimsiz devre tahtası
Tipik özellikler
Modern bir lehimsiz devre tahtası soketi (E&L Instruments, Derby CT için Ronald J Portugal tarafından icat edilmiştir), deliklerin altında çok sayıda kalay kaplı fosfor bronz veya nikel gümüş alaşımlı yay klipsli delikli bir plastik bloktan oluşur . Klipler genellikle bağlantı noktaları veya temas noktaları olarak adlandırılır . Bağlantı noktalarının sayısı genellikle devre tahtasının belirtiminde verilir.
Klipsler arasındaki boşluk (kurşun aralığı) tipik olarak 0,1 inç (2,54 mm)'dir. Çift sıralı paketlerdeki (DIP'ler) entegre devreler (IC'ler) , bloğun merkez hattını aşmak için yerleştirilebilir. Devreyi tamamlamak için ara bağlantı kabloları ve ayrı bileşenlerin ( kapasitörler , dirençler ve indüktörler gibi ) uçları kalan boş deliklere yerleştirilebilir. IC'lerin kullanılmadığı durumlarda, ayrı bileşenler ve bağlantı kabloları deliklerden herhangi birini kullanabilir. Tipik olarak yaylı klipsler , 5 voltta 1 amper ve 15 voltta (5 watt ) 0,333 amper olarak derecelendirilmiştir . Tahtanın kenarında erkek ve dişi kırlangıç çentikleri vardır, böylece tahtalar büyük bir devre tahtası oluşturmak üzere bir araya getirilebilir.
Otobüs ve terminal şeritleri
Lehimsiz devre tahtaları, devre tahtasının içindeki metal şeritlerle pimi pime bağlar. Tipik bir lehimsiz devre tahtasının yerleşimi, şerit adı verilen iki tür alandan oluşur. Şeritler, birbirine bağlı elektrik terminallerinden oluşur.
- Terminal şeritleri
- Elektronik bileşenlerin çoğunu tutmak için ana alanlar.
- Bir devre tahtasının bir terminal şeridinin ortasında, tipik olarak uzun kenara paralel uzanan bir çentik bulunur. Çentik, terminal şeridinin merkez hattını işaretlemek içindir ve merkez hattı boyunca uzanan DIP IC'lere sınırlı hava akışı (soğutma) sağlar. Çentiğin sağındaki ve solundaki klipslerin her biri radyal olarak bağlanmıştır; tipik olarak, çentiğin her iki tarafında art arda beş klips (yani beş deliğin altında) elektriksel olarak bağlanır. Çentiğin solundaki beş sütun genellikle A, B, C, D ve E olarak işaretlenirken, sağdakiler F, G, H, I ve J olarak işaretlenir. line pin paketi (DIP) entegre devresi (pin sıraları arasında 0,3 inç (7,6 mm) mesafe bulunan tipik bir DIP-14 veya DIP-16 gibi) bir devre tahtasına takılır, pinlerin bir tarafının pinleri çipin E sütununa, diğer taraftaki pimlerin ise çentiğin diğer tarafındaki F sütununa gitmesi gerekiyor. Satırlar, 1'den devre tahtası tasarımına kadar olan sayılarla tanımlanır. Breadboard'ların çoğu sırasıyla mini, yarım ve tam konfigürasyonlarda 17, 30 veya 64 sıra barındıracak şekilde tasarlanmıştır.
- Otobüs şeritleri
- Elektronik bileşenlere güç sağlamak için.
- Bir bara şeridi genellikle iki sütun içerir: biri toprak ve diğeri besleme gerilimi için. Bununla birlikte, bazı devre tahtaları, her bir uzun kenarda yalnızca tek sütunlu bir güç dağıtım veriyolu şeridi sağlar. Tipik olarak, besleme gerilimi için amaçlanan satır kırmızı ile işaretlenirken, toprak satırı mavi veya siyah olarak işaretlenir. Bazı üreticiler tüm terminalleri bir sütuna bağlar. Diğerleri sadece, örneğin bir sütundaki 25 ardışık terminalden oluşan grupları bağlar. İkinci tasarım, bir devre tasarımcısına güç kaynağı veriyolu üzerindeki karışma (endüktif olarak bağlanmış gürültü) üzerinde biraz daha fazla kontrol sağlar . Genellikle bir otobüs şeridindeki gruplar, renkli işaretlerdeki boşluklarla belirtilir.
- Bara şeritleri tipik olarak bir terminal şeridinin bir veya her iki yanından veya terminal şeritleri arasında uzanır. Büyük devre tahtalarında, genellikle terminal şeritlerinin üstünde ve altında ek veri yolu şeritleri bulunur.
- Güç veri yolu şeritleri için iki farklı ortak hizalama olduğuna dikkat edin. Yaklaşık 30 sıralı küçük panolarda, güç veriyolu delikleri genellikle sinyal delikleri arasında hizalanır. Daha büyük panolarda, yaklaşık 63 sıra, güç bus şeridi delikleri genellikle sinyal delikleriyle aynı hizadadır. Bu, bir kart tipi için tasarlanmış bazı aksesuarların diğeriyle uyumsuz olmasını sağlar. Örneğin, bazı Raspberry Pi GPIO - breadboard adaptörleri, ofset hizalı güç pimleri kullanır ve bu da, hizalanmış güç veri yolu sıralarına sahip devre tahtalarına uymamalarını sağlar. Resmi standartlar yoktur, bu nedenle kullanıcıların belirli bir devre tahtası modeli ile belirli bir aksesuar arasındaki uyumluluğa ekstra dikkat etmesi gerekir. Aksesuar ve devre tahtası satıcıları, kullandıkları hizalama konusunda her zaman net değildir. Pim/delik düzeninin yakından çekilmiş bir fotoğrafını görmek uyumluluğu belirlemeye yardımcı olabilir.
.jpg)
Bazı üreticiler ayrı veri yolu ve terminal şeritleri sağlar. Diğerleri sadece her ikisini de bir blokta içeren devre tahtası blokları sağlar. Çoğu zaman, daha büyük bir devre tahtası yapmak için bir markanın devre tahtası şeritleri veya blokları birlikte kırpılabilir.
Daha sağlam bir varyantta, bir veya daha fazla devre tahtası şeridi bir metal levha üzerine monte edilir. Tipik olarak, bu arka sayfa aynı zamanda bir dizi ciltleme direğine de sahiptir . Bu gönderiler, harici bir güç kaynağını bağlamak için temiz bir yol sağlar. Bu tip breadboard'un kullanımı biraz daha kolay olabilir. Bu makaledeki birkaç resim, bu tür lehimsiz devre tahtalarını göstermektedir.
Diyagram
Bir "tam boy" terminal devre tahtası şeridi tipik olarak yaklaşık 56 ila 65 sıra konektörden oluşur, her sıra yukarıda belirtilen iki bağlantılı klips setini (A ila E ve F ila J) içerir. Her iki taraftaki veri yolu şeritleriyle birlikte bu, tipik bir 784 ila 910 bağlantı noktası lehimsiz devre tahtası oluşturur. "Küçük boyutlu" şeritler tipik olarak yaklaşık 30 sıra ile gelir. 17 sıra kadar küçük (veri yolu şeridi yok, 170 bağlantı noktası) minyatür lehimsiz devre tahtaları bulunabilir, ancak bunlar yalnızca küçük ve basit tasarımlar için uygundur.
atlama telleri
Lehimsiz breadboarding için atlama telleri (atlama telleri olarak da adlandırılır) kullanıma hazır atlama teli setlerinde elde edilebilir veya manuel olarak üretilebilir. İkincisi, daha büyük devreler için sıkıcı bir iş haline gelebilir. Kullanıma hazır atlama kabloları farklı kalitelerde gelir, hatta bazıları kablo uçlarına küçük fişler takılıyken bile. Hazır veya ev yapımı teller için atlama teli malzemesi genellikle 22 AWG (0,33 mm 2 ) katı bakır, kalay kaplı tel olmalıdır - tel uçlarına küçük fişlerin takılmadığı varsayılarak. Tel uçları 3 ⁄ 16 ila 5 ⁄ 16 inç (4,8 ila 7,9 mm) sıyrılmalıdır . Daha kısa soyulmuş teller, kartın yaylı klipsleriyle kötü temasa neden olabilir (yalıtım yaylara takılır). Daha uzun soyulmuş teller, kartta kısa devre olasılığını artırır. Kargaburun ve cımbız , özellikle kalabalık tahtalarda kabloları takarken veya çıkarırken yardımcı olur.
Tutarlılık için genellikle farklı renkte teller ve renk kodlama disiplini uygulanır. Bununla birlikte, mevcut renklerin sayısı, tipik olarak, sinyal türleri veya yollarının sayısından çok daha azdır. Tipik olarak, birkaç kablo rengi besleme gerilimleri ve toprak için ayrılmıştır (örneğin, kırmızı, mavi, siyah), bazıları ana sinyaller için ayrılmıştır ve geri kalanı uygun olan yerlerde basitçe kullanılır. Bazı kullanıma hazır atlama teli setleri, tellerin uzunluğunu belirtmek için rengi kullanır, ancak bu setler anlamlı bir renk kodlama şemasına izin vermez.
Gelişmiş lehimsiz breadboard'lar
Bazı üreticiler, lehimsiz devre tahtalarının üst düzey sürümlerini sağlar. Bunlar tipik olarak düz bir kasaya monte edilmiş yüksek kaliteli devre tahtası modülleridir. Kasa, güç kaynağı , bir veya daha fazla sinyal üreteci , seri arabirimler , LED ekran veya LCD modülleri ve mantık probları gibi devre tahtası için ek ekipman içerir .
Lehimsiz devre tahtası modülleri, mikrodenetleyici değerlendirme kartları gibi cihazlara monte edilmiş olarak da bulunabilir . Değerlendirme panosuna ek çevre devreleri eklemenin kolay bir yolunu sağlarlar.
Yüksek frekanslar ve ölü hatalar
Yüksek frekanslı geliştirme için, metal bir devre tahtası arzu edilen lehimlenebilir bir zemin düzlemi, genellikle dağılmamış bir baskılı devre kartı parçası sağlar; entegre devreler bazen devre tahtasına baş aşağı yapıştırılır ve doğrudan lehimlenir, bazen görünümünden dolayı " ölü böcek " yapımı olarak adlandırılan bir teknik . Yer düzlemi yapısına sahip ölü böcek örnekleri, bir Linear Technologies uygulama notunda gösterilmektedir.
sınırlamalar
Düzgün yerleştirilmiş bir PCB'ye kıyasla nispeten büyük parazit kapasitansı (bitişik kontak kolonları arasında yaklaşık 2 pF), bazı bağlantıların yüksek endüktansı ve nispeten yüksek ve çok tekrarlanamayan temas direnci nedeniyle , lehimsiz devre tahtaları nispeten düşük frekanslarda çalışmakla sınırlıdır, devrenin yapısına bağlı olarak genellikle 10 MHz'den azdır . Nispeten yüksek temas direnci, bazı DC ve çok düşük frekanslı devreler için zaten bir sorun olabilir. Lehimsiz devre tahtaları, voltaj ve akım değerleriyle daha da sınırlıdır.
Lehimsiz devre tahtaları genellikle yüzeye monte teknoloji aygıtlarını (SMD) veya ızgara aralığı 0,1 inç (2,54 mm) dışında olan bileşenleri barındıramaz. Ayrıca, bu konektörler çift sıralı düzene uymuyorsa, birden fazla sıra konektöre sahip bileşenleri barındıramazlar - doğru elektrik bağlantısını sağlamak imkansızdır. Bazen , bileşeni karta takmak için "koparma adaptörleri" adı verilen küçük PCB adaptörleri kullanılabilir. Bu tür adaptörler bir veya daha fazla bileşen taşır ve lehimsiz bir devre tahtasına yerleştirmek için tek sıralı veya çift sıralı düzende 0,1 inç (2,54 mm) aralıklı erkek konektör pimlerine sahiptir . Daha büyük bileşenler genellikle adaptör üzerindeki bir sokete takılırken, daha küçük bileşenler (örn. SMD dirençleri) genellikle doğrudan adaptöre lehimlenir. Adaptör daha sonra 0,1 inç (2,54 mm) konektörler aracılığıyla devre tahtasına takılır. Bununla birlikte, bileşenleri adaptöre lehimleme ihtiyacı, lehimsiz devre tahtası kullanmanın bazı avantajlarını ortadan kaldırır.
Çok karmaşık devreler, gereken büyük miktarda kablolama nedeniyle lehimsiz devre tahtasında yönetilemez hale gelebilir. Bağlantıları kolayca takıp çıkarmanın rahatlığı, bir bağlantıyı yanlışlıkla bozmayı da çok kolaylaştırır ve sistem güvenilmez hale gelir. Binlerce bağlantı noktasına sahip sistemleri prototiplemek mümkündür, ancak dikkatli montajda büyük özen gösterilmelidir ve bu tür bir sistem zamanla temas direnci geliştikçe güvenilmez hale gelir. Bir noktada, kullanılabilir bir süre boyunca çalışma olasılığına sahip olmak için çok karmaşık sistemlerin daha güvenilir bir ara bağlantı teknolojisinde uygulanması gerekir.
daha fazla okuma
- Patentler
- 1880'de dosyalanan ABD Patenti 231708, " Elektrik anahtar panosu ".
- 1943'te dosyalanan ABD Patenti 2477653, " Birincil elektrik eğitimi test panosu aparatı ".
- 1945'te dosyalanan ABD Patenti 2568535, " Elektrik devrelerini gösterme panosu ".
- 1955'te dosyalanan ABD Patenti 2885602, " Modüler devre üretimi ".
- 1958'de dosyalanan ABD Patenti 3062991, " Hızlı takma ve ayırma devre sistemi ".
- 1958'de dosyalanan ABD Patenti 2983892, " Elektrik devreleri için montaj düzeneği ".
- 1960 yılında dosyalanan ABD Patenti 3085177, " Elektrikli aparatların yapımını kolaylaştıran cihaz ".
- 1960'da dosyalanan ABD Patenti 3078596, " Devre montaj kartı ".
- 1961'de dosyalanan ABD Patenti 3145483, " Elektronik devreler için test panosu ".
- 1964'te dosyalanan ABD Patenti 3277589, " Elektriksel deney kiti ".
- 1966'da dosyalanan ABD Patenti 3447249, " Elektronik yapı seti ". Raytheon Lektron .
- 1967'de dosyalanan ABD Patenti 3496419, " Baskılı devre devre tahtası ".
- ABD Patenti 3540135, 1968'de dosyalandı, " Eğitim eğitim yardımcıları ".
- 1971'de dosyalanan ABD Patenti 3733574, " Minyatür tandem yaylı klipsler ".
- 1971'de dosyalanan ABD Patenti D228136, " Elektronik bileşenler veya benzerleri için ekmek tahtası ". Modern Ekmek Tahtası.
Ayrıca bakınız
- Pirinç levha
- DIN rayı , karmaşık elektrik tasarımlarını monte etmek ve bağlamak için modüler bir sistem
- Genişleme yayı
- Fahnestock klip
- yinelemeli tasarım
- Optik devre tahtası , optik montaj işleri için benzer bir prototipleme tesisi
- Perfboard
- şerit tahtası
