R A D I O T EK

N

O

S

Oltre lo sbroglio

Lapo Pieri

Radioteknos

Betterembeeded - 09/07/2013

R A D I O T EK

N

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S

Partiamo dallo sbroglio, finche i circuti sono questi:

TX

D

RX

D

C1

100n

+3.3V

C9

100n

+3

.3V

RE

SE

T

C3

33p

C2

33p

X1

8MHz

MIS

O

MO

SI

SCK

1 2

3 4

5 6

CONN1

ISP

+3

.3V

RST

SCK MOSI

MISO

RS_TXD

RS_RXD

2

3

4

5

6

7

8

C2−

V−

Tx2 Out

C1+

V+

C1−

C2+

9

10

11

12

Tx2 In

Tx1 Out

Rx1 In

Rx1 Out

Tx1 In

13

14

1

Rx2 In Rx2 Out

15

16V+

GND

U2MAX3232

5

9

4

8

3

7

2

6

1

CONN2

RS232 (DCE)

R4

10k

D1

BAV70

RESET

C11

100n

12

S1

RESET

RSTR5

100

C8

100n

C4

100n

C5

100n

C6

100n

C7

100n

+3

.3V

+3

.3V

+3

.3V

+3

.3V

1 PD3/PCINT19/OC2B/INT1

2 PD4/PCINT20/XCK/TO

3 GND

4 VCC

5 GND

6 VCC

7 PB6/PCINT6/X1/TOSC1

8 PB7/PCINT7/X2/TOSC2

9P

D5

/PC

INT

21

/OC

0B

/T1

10

PD

6/P

CIN

T2

2/O

C0

A/A

IN0

11

PD

7/P

CIN

T2

3/A

IN1

12

PB

0/P

CIN

T0

/CL

KO

/IC

P1

13

PB

1/P

CIN

T1

/OC

1A

14

PB

2/P

CIN

T2

/SS

/OC

1B

15

PB

3/P

CIN

T3

/MO

SI/

OC

2A

16

PB

4/P

CIN

T4

/MIS

O

17PB5/PCINT5/SCK

18AVDC

19ADC6

20AREF

21GND

22ADC7

23PC0/ADC0/PCINT8

24PC1/ADC1/PCINT9

25

PC

2/A

DC

2/P

CIN

T1

0

26

PC

3/A

DC

3/P

CIN

T1

1

27

PC

4/P

CIN

T1

2/A

DC

4/S

DA

28

PC

5/P

CIN

T1

3/A

DC

5/S

CL

29

PC

6/P

CIN

T1

4/R

ES

ET

30

PD

0/P

CIN

T1

6/R

XD

31

PD

1/P

CIN

T1

7/T

XD

32

PD

2/P

CIN

T1

8/I

NT

0

U1

ATMega328

1

2

3

4 5

6

7

8

SW DIP−4

S2

CFG

CFG1

CFG2

CFG3

CFG4

NC

NC

NC

NC

NC

NC

NC

NC

12 STCP 15D0

1D1

2D2

3D3

7D7

6D6

5D5

4D4

10 −MR

13 −PL

11 SHCP

14 DI

9 DO

8 GND 16VCC

U4 74HC597

C18

100n

+3.3V

+3

.3V

PISOPL

PISOMISO

SCK

PISOLATCH

2

31

Q1BC847

PISON R8

1k

MISOPISOMISOR

1

10

k

+3.3V

SC

L

SD

A

+3.3V

PIS

OL

AT

CH

PIS

OP

L

PIS

ON

1OSCI

2OSCO

3RESET

4VSS

5SDA

6SCL

7−INT

8VDD

U5PCF8593

SDA

SCL

RTCINT

+3.3V

C10

100n

R3

10k

X2

32

76

8H

z

22 1

3D2 BAS40−04

478−5428−1−ND

R2

10

k

12

C14

1F

R6

10k+3

.3V

12 STCP 15D0

1D1

2D2

3D3

7D7

6D6

5D5

4D4

10 −MR

13 −PL

11 SHCP

14 DI

9 DO

8 GND 16VCC

U9 74HC597

C22

100n

+3.3V

+3

.3V

PISOPL

SCK

PISOLATCH

R1

1

10

k

+3.3V

R1

2

10

k

+3.3V

R1

4

10

k

+3.3V

R1

6

10

k

+3.3V

FILE: REVISION:

DRAWN BY: PAGE OF

TITLE

2IN

3

GND1 OUT

U10 LM78M33

100n

C21

100n

C20

+3.3V

2

1

CONN4

12V_IN

D3

S2D

F1

2A12

C27

10

0u

_2

5V

Betterembedded 2013 − Esempio #1

Radioteknos di Lapo Pieri (lapo@radioteknos.it)

be2013_ex1.sch

1 1

1.1.1 − 03/07/2013

NAX

7408

3

1

2

U3

74HC08

R1

G1

V1

R2

G2

V2

R3

G3

V3

R4

G4

V4

2

3 4

1

5

109

87

6

1615

1413

1211

CONN3

SEM

+3

.3V

+3

.3V

R1

G1

V1

R2

G2

V2

R3

G3

V3

R4

G4

V4

Vcc

C12 22p

C13 5−50p(NM)

RTCINT

CIN

T

CINT

+3.3V

C17

100n

SDA

SCLNC

NC1

A02

A13

A24

GND5

SDA

6SCL

7WC

8VCC

U7M24M01

NC

+3.3V

C15

100n

SDA

SCLNC

NC1

A02

A13

A24

GND5

SDA

6SCL

7WC

8VCC

U6M24M01

NC

+3.3V

C23

100n

SDA

SCLNC

NC1

A02

A13

A24

GND5

SDA

6SCL

7WC

8VCC

U11M24M01

+3

.3V

+3

.3V

+3

.3V

+3

.3V

EC2EC1

EC3 EC4

C1

C3

C2

C4

7408

6

4

5

U3

74HC08

7408

8

9

10

U3

74HC08

7408

11

12

13

U3

74HC08

NC

C1

C2

C4

C3

EC1R10

100

R9

10k

C1

C24

100n

NC

+3

.3V

EC2R15

100

R13

10k

C2

C25

100n

+3

.3V

EC3R18

100

R17

10k

C3

C26

100n

+3

.3V

EC4R20

100

R19

10k

C4

C28

100n

+3

.3V

NC NC

NC

604−1033−ND

BT

_R

TS

BT_CTS

RS_TXD

RS_RXD

BT_TXD

BT_RXD

12X0

13X1

2Y0

1Y1

5Z0

3Z1

6 −EN

11 SA

10 SB

9 SC

14 X

15 Y

4 Z

16VCC

8GND7 VEE

U1274HC4053

UA

RT

_S

EL

UART_SEL

R21

10k

TXD

RXD

100n

C29

+3.3VNC

NC

BT_TXD

BT_RXD

BT_CTSBT_RTS

2

3 4

1

5

109

87

6

CONN6

BT (DTE)

2

3 4

1

5

109

87

6

CONN5

CAM

NC

NC

NC

NC

NC

R22

10k

+3

.3V

+3

.3V C30

100n

+12V

+12V

+1

2V

+1

2V

R A D I O T EK

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O

S

Il disegno del c.s. e un puro sbroglio

R A D I O T EK

N

O

S

R A D I O T EK

N

O

S

Quelle che sono ad una prima definizione solo delle “connessioni”,ovvero dei fili possono presentare delle sorprese se si pensa allafisica dei fenomeni elettrici.

Questo e‘ un filo:

I

V V

Ci scorre una corrente I ma guardandolo piu da vicino ci si puoaccorgere che. . .

R A D I O T EK

N

O

S

La corrente nel suo scorrere incontra ostacoli a causa dellastruttura della materia: e il fenomeno della resistenza elettrica

La differenza di potenziale ai suoi capi non e piu nulla

I1

R

V1 V2

I1

R A D I O T EK

N

O

S

Per i fenomeni connessi al campo magnetico esistel’autoinduttanza o semplicemente induttanza del filo

E se la corrente non e continua anche in questo caso la differenzadi potenziale ai suoi capi non e piu nulla

I1

L

V1 V2

I2

R A D I O T EK

N

O

S

Ovviamente la Natura non fa mai una cosa alla volta. . .

I1

LR

V1 V2

I2

R A D I O T EK

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O

S

Visto che per scorrere corrente ci deve essere una differenza dipotenziale fra questi punti ove ci sia differenza di potenziale visaranno delle linee di campo elettrico e quindi avra luogo ilfenomeno della capacita elettrica:

e le correnti in ingresso e uscita al pezzo di filo considerato nonsaranno piu uguali

I1

CV1 V1

I2

R A D I O T EK

N

O

S

Piu in generale la situazione potra essere questa:

nel caso in cui ci sia un solo filo. . .

I1

C

LR

V1 V2

I2

R A D I O T EK

N

O

S

Altrimenti la situazione potrebbe iniziare a complicarsi

I1

C2

LR

V1 V2

I2

I3

C1

LR

V3 V4

I4

C3

R A D I O T EK

N

O

S

Esercizio: individuare tensioni e correnti fra tutte le “connessioni”di. . .

R A D I O T EK

N

O

S

. . . questo!

R A D I O T EK

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S

Ma fortunatamente si puo semplificare qualcosa e il senso fisico,l’esperienza di sapere cosa si possa semplificare o meno puo fare ladifferenza fra un lavoro fatto bene e uno sovraddimensionato o chenon funzioni perche non si sia tenuto di conto di alcuni parametri.

Vediamo allora come descrivere convenientemente unaconnessione su circuito stampato

R A D I O T EK

N

O

S

• fili con parassiti

• linee di trasmissione

I1

C2

LR

V1 V2

I2

I3

C1

LR

V3 V4

I4

C3

R A D I O T EK

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S

Quale dei due modelli scegliere?Dipende dal tipo di analisi che si debba fare e dal circuito con cuisi debba lavorare.

R A D I O T EK

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S

Quale dei due modelli scegliere?Dipende dal tipo di analisi che si debba fare e dal circuito con cuisi debba lavorare.

R A D I O T EK

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O

S

Alcuni circuiti a radiofrequenza:

R A D I O T EK

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O

S

R A D I O T EK

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S

R A D I O T EK

N

O

S

R A D I O T EK

N

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S

Non siamo pero qui per parlare di circuiti a radiofrequenza e deldisegno dei relativi circuiti stampati.

La progettazione a radiofrequenza e un capitolo a se: va affrontata

con metodi, tecniche e conoscenze particolari. Se e di questo che

avete bisogno. . . son qua! ,

http://www.radioteknos.it

R A D I O T EK

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O

S

R A D I O T EK

N

O

S

Si parlera, invece, di come cavarsela quando ci sia da disegnare uncircuito stampato in cui vi siano parti a rf gia largamente integrate(SoC) con circuiti usuali o quando ci siano da integrare piu parti rf

R A D I O T EK

N

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S

Calcolo dell’impdenza caratteristica di una pista di circuitostampato vista come linea di trasmissione.

transcalc: semplice, risolve la maggior parte dei problemi, e unautilita del qucs

wcalc: simile, forse piu accurato, con differenti modelli e conqualcosa in piu (licenza FreeBSD) (Il mio preferito!) .

atlc: Arbitrary Transmission Line Calculator calcolal’impedenza di qualsiasi forma riusciate a disegnare!Ovviamente non fa la sintesi.

http://transcalc.sourceforge.net/

http://wcalc.sourceforge.net/

http://atlc.sourceforge.net/

R A D I O T EK

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S

ATTENZIONE AI MULTISTRATO!

R A D I O T EK

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S

Anche i componenti hanno i loro parassiti:

C ?

==

?

R A D I O T EK

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S

Come si diceva prima e piu appropriato un modello che prevedaaltri effetti sicuramente presenti per la conformazione del

componente

C

==

R

L

R A D I O T EK

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O

S

Qual’e l’effetto di una induttanza serie (rappresentativa daiparassiti introdotti dai terminali del componente) su uncondensatore?Trascurando al resistenza serie, questo:

CAPP =C

1− (f /f0)2

dove

f0 =1

2π√LC

R A D I O T EK

N

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S

Qual’e l’effetto di una induttanza serie (rappresentativa daiparassiti introdotti dai terminali del componente) su uncondensatore?Trascurando al resistenza serie, questo:

CAPP =C

1− (f /f0)2

dove

f0 =1

2π√LC

R A D I O T EK

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O

S

Le dimensioni contano! (non solo per la miniaturizzazione o ladissipazione di potenza)

R A D I O T EK

N

O

S

Fin qui un po’ di teoria. . . un caso pratico:connettere il CC1101 all’antenna

• dimensione e lunghezza piste

• piano di massa esteso

• tagli piani di massa

• isolamenti fra aree che possano emettere disturbi o sianosuscettibili

R A D I O T EK

N

O

S

Fin qui un po’ di teoria. . . un caso pratico:connettere il CC1101 all’antenna

• dimensione e lunghezza piste

• piano di massa esteso

• tagli piani di massa

• isolamenti fra aree che possano emettere disturbi o sianosuscettibili

R A D I O T EK

N

O

S

Fin qui un po’ di teoria. . . un caso pratico:connettere il CC1101 all’antenna

• dimensione e lunghezza piste

• piano di massa esteso

• tagli piani di massa

• isolamenti fra aree che possano emettere disturbi o sianosuscettibili

R A D I O T EK

N

O

S

Fin qui un po’ di teoria. . . un caso pratico:connettere il CC1101 all’antenna

• dimensione e lunghezza piste

• piano di massa esteso

• tagli piani di massa

• isolamenti fra aree che possano emettere disturbi o sianosuscettibili

R A D I O T EK

N

O

S

Fin qui un po’ di teoria. . . un caso pratico:connettere il CC1101 all’antenna

• dimensione e lunghezza piste

• piano di massa esteso

• tagli piani di massa

• isolamenti fra aree che possano emettere disturbi o sianosuscettibili

R A D I O T EK

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S

Altri due cad che possono essere di aiuto in alcune circostanze:

R A D I O T EK

N

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S

Quasi Universal Circuit Simulator

http://qucs.sourceforge.net/

R A D I O T EK

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S

Carta di Smith: gsmc

http://www.qsl.net/ik5nax

R A D I O T EK

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S

Differenza fra segnale rf e segnale digitale veloce

Segnale rf

• a banda stretta

• essenzialemente sinusoidale

• sono importanti disadattamenti e attenuazioni

Segnale digitale veloce

• a banda larga

• onda quadra

• sono importanti riflessioni, onde stazionarie (viste nel dominiodel tempo), scampanellamenti

R A D I O T EK

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S

Differenza fra segnale rf e segnale digitale veloce

Segnale rf

• a banda stretta

• essenzialemente sinusoidale

• sono importanti disadattamenti e attenuazioni

Segnale digitale veloce

• a banda larga

• onda quadra

• sono importanti riflessioni, onde stazionarie (viste nel dominiodel tempo), scampanellamenti

R A D I O T EK

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Differenza fra segnale rf e segnale digitale veloce

Segnale rf

• a banda stretta

• essenzialemente sinusoidale

• sono importanti disadattamenti e attenuazioni

Segnale digitale veloce

• a banda larga

• onda quadra

• sono importanti riflessioni, onde stazionarie (viste nel dominiodel tempo), scampanellamenti

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S

Equalizzazione dei percorsi e integrita dei segnali

R A D I O T EK

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S

Il senso fisico delle cose e importante, bisogna andare“oltre lo sbroglio” ,

Domande?

lapoCHIOCCIOLINAradioteknos.it