อะแดปเตอร์และชุดอุปกรณ์ที่เหมาะสมช่วยให้ทำ Breadboarding ที่ยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพด้วยส่วนประกอบที่ทันสมัย

ด้วยการใช้อุปกรณ์แบบพาสซีฟและแอคทีฟขนาดเล็กอย่างแพร่หลายและความถี่ในการทำงานของวงจรในช่วงกิกะเฮิรตซ์ (GHz) การสร้างและประเมินการออกแบบวงจรก่อนที่จะส่งไปยังบอร์ดพีซี จากนั้นจึงก้าวไปสู่ต้นแบบที่ใกล้จะถึงที่สุด ความท้าทายที่ยากขึ้นและน่าผิดหวังบ่อยครั้ง ชุดทดลองและเทคนิคของเบรดบอร์ดซึ่งใช้ได้กับอุปกรณ์ตะกั่วและไอซีแพ็คเกจอินไลน์คู่ (DIP) นั้นเข้ากันไม่ได้กับแพ็คเกจไอซีความหนาแน่นสูงในปัจจุบัน แผ่นตะกั่วที่อยู่ใต้แพ็คเกจ และอุปกรณ์เทคโนโลยี Surface Mount (SMT) ที่แทบจะมองไม่เห็นเช่นกัน เป็นโมดูล RF หรือโปรเซสเซอร์ที่สมบูรณ์

อย่างไรก็ตาม มีข่าวดีในรูปแบบของเครื่องมือพัฒนาแบบตั้งโต๊ะ ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างเบรดบอร์ดพื้นฐานได้ ในขณะที่ผสานเข้ากับโมดูลวงจรย่อยที่แยกจากกัน การใช้ระบบเบรดบอร์ดเหล่านี้ นักเล่นอดิเรก ผู้ผลิต ผู้ชื่นชอบการทำด้วยตัวเอง (DIY) และผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมสามารถสร้าง ทดสอบ และรวมส่วนย่อยของผลิตภัณฑ์โดยรวมไว้ในหน่วยที่สมบูรณ์และใช้งานได้

บทความนี้จะตรวจสอบปัญหาพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการทำ breadboarding ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย จากนั้นจะดูว่าอะแดปเตอร์และชุดเบรดบอร์ดจากผู้ขายเช่นAries Electronics,Schmartboard, Inc,Adafruit Industries LLC,Global Specialities และ Phase Dock, Inc. สามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับต้นแบบที่ใกล้เคียงกับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมากขึ้น

สุดท้ายนี้ แสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้สร้างความสะดวกในการสร้าง breadboard ที่มีประโยชน์และเชื่อถือได้ ซึ่งสามารถตรวจสอบโทโพโลยีของวงจรและอินเทอร์เฟซ ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อกับโมดูลอิสระและบอร์ดประเมินผลได้ตามต้องการ และนำไปสู่ต้นแบบที่มีความหมาย

เบรดบอร์ดอิเล็กทรอนิกส์มาจากไหน?

การใช้คำว่า "เบรดบอร์ด" สำหรับวงจรที่ดูไม่ละเอียดและอาจจะคร่าว ๆ แม้อาจดูลึกลับ แต่ที่มามีความชัดเจนและบันทึกไว้อย่างดี ในยุคแรก ๆ ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีวิทยุคริสตัลแบบขับเคลื่อนด้วยตัวเองและแม้แต่วิทยุหลอดสุญญากาศแบบพื้นฐาน นักทดลองและผู้ผลิต DIY (ก่อนหน้านั้นจะใช้คำนั้นกับบริบทของวันนี้) จะสร้างวงจรบนเบรดบอร์ดจริง ๆ กระดานไม้ที่ใช้สำหรับตัดขนมปัง พวกเขาใช้ตะปูหรือตะปูเป็นจุดเชื่อมต่อและพันสายไฟรอบ ๆ บางครั้งถึงกับบัดกรีจุดเชื่อมต่อเหล่านี้ (รูปที่ 1)

รูปที่ 1: คำว่า "เบรดบอร์ด" มาจากการใช้เขียงไม้เป็นฐานสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ DIY เช่นวิทยุสามหลอดนี้ (ที่มาของรูปภาพ: Warren Young/ Tangentsoft.net)

แน่นอนว่าเบรดบอร์ดที่ทำจากไม้เหล่านี้ล้าสมัยเนื่องจากเป็นแพลตฟอร์มสำหรับวงจรที่ใช้ส่วนประกอบที่ทันสมัย อย่างไรก็ตาม คำว่า "เบรดบอร์ด" และ "เบรดบอร์ดดิ้ง" ได้กลายเป็นข้อกำหนดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับวงจรสาธิตหรือวงจรย่อยที่สร้างขึ้นอย่างคร่าว ๆ อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ตั้งแต่หลอดสุญญากาศไปจนถึงทรานซิสเตอร์แบบแยกส่วนและส่วนประกอบแบบพาสซีฟ, DIP ICs และตอนนี้ไปจนถึงอุปกรณ์ยึดพื้นผิวที่แทบจะมองไม่เห็น ได้ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อเทคนิคและแพลตฟอร์มการทำบอร์ดบอร์ด

เบรดบอร์ดกับต้นแบบต่างกันอย่างไร

คำถามที่ชัดเจนเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างเบรดบอร์ดและต้นแบบ ไม่มีการแบ่งเขตอย่างเป็นทางการระหว่างทั้งสอง และบางครั้งก็ใช้คำสลับกันได้ อย่างไรก็ตาม วิศวกรส่วนใหญ่ใช้คำว่า breadboard เพื่อแสดงถึงโครงร่างคร่าวๆ ของวงจรหรือวงจรย่อยซึ่งจำเป็นต้องสนับสนุนขั้นตอนการออกแบบเบื้องต้น ได้แก่:

• การตรวจสอบความเป็นไปได้ของแนวคิด ฟังก์ชัน หรือแนวทางการออกแบบวงจรพื้นฐาน
• การพัฒนาและตรวจสอบไดรเวอร์ซอฟต์แวร์
• ตรวจสอบความเข้ากันได้ของอินเทอร์เฟซระหว่างวงจรย่อยหรือระหว่างวงจรกับทรานสดิวเซอร์หรือโหลด
• การทำงานกับโปรโตคอลดาต้าลิงค์และรูปแบบ
• การพัฒนาและตรวจสอบแบบจำลองที่สันนิษฐาน
• การประเมินวงจรและประสิทธิภาพการทำงาน

จากรายการด้านบน เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นบทบาทสำคัญมากมายที่บอร์ดบอร์ดเล่นในการออกแบบผลิตภัณฑ์ แม้ว่าจะไม่ใช่ระบบที่สมบูรณ์และขาดบรรจุภัณฑ์รวมถึง "เสียงระฆังและนกหวีด" มากมายของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ตัวอย่างเช่น เบรดบอร์ดมักใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกมากกว่าแหล่งจ่ายภายในของผลิตภัณฑ์ที่จัดส่ง เนื่องจากรูปแบบที่กว้างและเปิดกว้าง เบรดบอร์ดมักจะคล้อยตามการตรวจสอบ การปรับ และแม้กระทั่งการเปลี่ยนส่วนประกอบ อย่างไรก็ตาม ความเป็นจริงทางกายภาพของเลย์เอาต์แบบกระจายดังกล่าวหมายความว่าความสามารถด้านประสิทธิภาพบางอย่างไม่พร้อมใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการที่มีความถี่สูงกว่า เนื่องจากเลย์เอาต์และส่วนประกอบปรสิตและการโต้ตอบ

ในทางตรงกันข้าม ต้นแบบอยู่ใกล้กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมากกว่ามาก และใช้ส่วนประกอบ บรรจุภัณฑ์ ฟอร์มแฟกเตอร์ และ I/O ของผู้ใช้ที่เหมือนกัน นอกจากจะใช้งานได้อย่างสมบูรณ์แล้ว ต้นแบบมักจะใช้เพื่อตรวจสอบข้อกังวลด้านการผลิต เช่น ปัญหาระยะห่างทางกายภาพและการประกอบ เส้นทางระบายความร้อน ปฏิสัมพันธ์ของผู้ใช้ และรูปลักษณ์และรูปลักษณ์

เริ่มต้นด้วยอะแดปเตอร์พื้นฐาน

การทำ breadboarding ในปัจจุบันต้องการความสามารถในการเชื่อมต่อและใช้ไอซีขนาดเล็กที่ครอบงำการออกแบบที่ทันสมัย ตัวอย่างเช่น เป็นไปได้ที่จะประสาน SOT-23 IC แบบ 6 ลีดเข้ากับบอร์ดพีซีที่ใหญ่ขึ้น แต่การสร้าง—และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเปลี่ยนแปลง—การเชื่อมต่อกับอุปกรณ์จะยากเนื่องจากขนาดที่เล็กและระยะห่างระหว่างลีดที่แคบ สถานการณ์จะท้าทายมากขึ้นเมื่อ IC มีแผ่นรองกันกระแทกใต้ท้องรถเท่านั้น

ทางออกหนึ่งคือการใช้อุปกรณ์เช่น อุปกรณ์จาก Aries Electronics LCQT-SOT23-6 อะแดปเตอร์ซ็อกเก็ต สิ่งนี้จะเปลี่ยน SOT-23 เป็นเคส DIP หกสาย (รูปที่ 2) เมื่ออุปกรณ์ SOT-23 ดูเหมือน DIP ที่มีระยะห่างระหว่างตะกั่ว 0.1 นิ้ว (นิ้ว) ก็สามารถใช้กับโซลูชัน breadboarding ตัวใดตัวหนึ่งที่ออกแบบมาสำหรับอุปกรณ์ DIP ขนาดใหญ่

รูปที่ 2: อะแดปเตอร์ซ็อกเก็ต LCQT-SOT23-6 แปลงแพ็คเกจ SOT-23 หกสายขนาดเล็กที่จัดการยาก ให้กลายเป็นอุปกรณ์ DIP ที่จัดการได้มากขึ้นด้วยระยะห่างระหว่างตะกั่ว DIP มาตรฐาน (ที่มาของภาพ: Aries Electronics)

การออกแบบจำนวนมากใช้อาร์เรย์ของส่วนประกอบ SMT ที่มีขนาดบรรจุภัณฑ์และการกำหนดค่าพินต่างกัน สำหรับสถานการณ์เหล่านี้ อะแดปเตอร์ซ็อกเก็ต IC เดี่ยวหลายตัวอาจไม่สะดวกในการจัดการและเชื่อมต่อระหว่างกัน ผลิตภัณฑ์จาก Schmartboard 202-0042-01 QFN บอร์ดอะแดปเตอร์สามารถลดความสับสนที่อาจเกิดขึ้นได้ (รูปที่ 3) บอร์ดขนาด 2 × 2 นิ้วนี้รับไอซีต่าง ๆ ได้มากถึงห้าไอซีที่มี 16 และ 28 พินที่มีระยะห่าง 0.5 มม. (มม.) 20 พินที่มีระยะห่าง 0.65 มม. และพิน 12 และ 16 พินที่มีระยะห่าง 0.8 มม. (สำหรับอุปกรณ์ QFN)

รูปที่ 3: แผงอะแดปเตอร์ เช่น 202-0042-01-QFN รองรับการบัดกรีแบบออนบอร์ดและการแยกการเชื่อมต่อสำหรับแพ็คเกจ SMT IC หลายชุด (ที่มาของภาพ: Schmartboard)

202-0042-01-QFN ใช้เทคโนโลยีที่ได้รับการจดสิทธิบัตรเพื่อให้สามารถบัดกรีด้วยตนเองได้อย่างรวดเร็ว ง่ายดาย ปราศจากปัญหาของส่วนประกอบยึดพื้นผิวขนาดเล็กเหล่านี้ นอกจากนี้ รูที่เคลือบหลายรูที่สัมพันธ์กับพิน IC แต่ละอันทำให้ง่ายต่อการเชื่อมต่อส่วนประกอบที่อยู่ติดกัน ถ้าต้องการ หรือกับอุปกรณ์และบอร์ดอื่น ๆ

บางครั้งความท้าทายในการทำ breadboarding ไม่ได้อยู่ที่การเชื่อมต่อกับ IC แต่เข้าถึงและตรวจสอบพินของสายเคเบิลหรือขั้วต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงแทน ตัวอย่างเช่น เมื่อขั้วต่อ RS-232 25 พินเป็นอินเทอร์เฟซการสื่อสารที่โดดเด่น "กล่องฝ่าวงล้อม" ที่มีสวิตช์เปิด/ปิดและขั้วจัมเปอร์สำหรับพินส่วนใหญ่นั้นใช้ร่วมกันได้เหมือนกับมัลติมิเตอร์ (รูปที่ 4)

รูปที่ 4: กล่องฝ่าวงล้อม RS-232 นี้จำเป็นสำหรับการตรวจสอบและจัดเรียงสายไฟใหม่ในสายเคเบิล 25 พินของตัวเชื่อมต่อและมาตรฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายก่อนหน้านี้ (แหล่งรูปภาพ: Wikipedia)

แม้ว่ากล่อง RS-232 เหล่านี้จะไม่ค่อยมีความจำเป็นในตอนนี้ แต่ก็มีความต้องการที่คล้ายคลึงกันสำหรับฟังก์ชันการแยกส่วนสำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วง เช่น การ์ด Micro SD อะแดปเตอร์ที่มีประโยชน์สำหรับฟังก์ชันนี้คือ Adafruit Industries 254 Micro SD Card Breakout Board ซึ่งช่วยให้นักออกแบบสามารถเชื่อมต่อ ทดสอบ และตรวจสอบทั้งการเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ไดรเวอร์สำหรับการ์ดหน่วยความจำที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเหล่านี้ (ภาพที่ 5)

รูปที่ 5: การใช้ Adafruit 254 Micro SD Card Breakout Board นักออกแบบสามารถเชื่อมต่อ เข้าถึง และตรวจสอบสัญญาณระหว่างโปรเซสเซอร์ระบบและอุปกรณ์หน่วยความจำต่อพ่วงนี้ได้อย่างง่ายดาย (แหล่งรูปภาพ: Adafruit)

บอร์ดนี้มีตัวควบคุมการเลื่อนออกต่ำสุดเป็นพิเศษเพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 3.3 โวลต์และ 6 โวลต์ลงไปที่ 3.3 โวลต์สำหรับการ์ด Micro SD และตัวปรับระดับเพื่อแปลงตรรกะของอินเทอร์เฟซ (3.3 โวลต์เป็น 5 โวลต์) เป็น 3.3 โวลต์เพื่อให้บอร์ด สามารถเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ 3.3 โวลต์หรือ 5 โวลต์ สามารถบัดกรีส่วนหัวแยกต่างหากในอะแดปเตอร์เพื่อนำการเชื่อมต่อออกไปยังพินที่เว้นระยะห่างด้วยระยะห่าง 0.1 นิ้ว

การก้าวข้ามอะแดปเตอร์

อะแดปเตอร์สามารถแก้ปัญหาเกี่ยวกับการเชื่อมต่อกับส่วนประกอบแต่ละส่วนได้ แต่สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงส่วนประกอบสำคัญของการออกแบบขั้นสุดท้าย ส่วนประกอบที่เข้าถึงได้ในขณะนี้จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับส่วนประกอบที่ทำงานอยู่และแบบพาสซีฟอื่นๆ รองรับอินเทอร์เฟซอินพุต/เอาต์พุต (I/O) เปิดใช้งานการเปลี่ยนส่วนประกอบ และจัดเตรียมจุดทดสอบอย่างเป็นทางการและแม้แต่การตรวจสอบที่ไม่คาดคิด

หนึ่งในเบรดบอร์ดแรก ๆ ที่ปรับให้เข้ากับอุปกรณ์ในแพ็คเกจอินไลน์คู่ (DIP) ได้อย่างง่ายดายและโดยตรง เช่นเดียวกับส่วนประกอบตะกั่วที่ไม่ต่อเนื่องคือเบรดบอร์ดแบบไม่มีบัดกรีซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1960 และยังคงใช้งานกันอย่างแพร่หลาย สะดวก เข้าถึงได้ ใช้งานง่าย และรองรับความหนาแน่นของส่วนประกอบที่เหมาะสม

ตัวอย่างคือ PB-104M การประกอบเบรดบอร์ดแบบไม่มีบัดกรีที่ขับเคลื่อนจากภายนอกจาก Global Specialties ซึ่งเหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบของวงจรความถี่ต่ำ (รูปที่ 6) ติดตั้งในกรอบขนาด 21 × 24 เซนติเมตร (ซม.) (9.45 นิ้ว) × 8.27 นิ้ว) และรวมจุดเชื่อมต่อ 3220 จุด เสายึดสี่เสาสำหรับเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ และรองรับไอซี 16 พิน 28 ตัว จัมเปอร์ทำจากลวดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 มม. ถึง 0.7 มม. ที่ปลายสายดึงออก กุญแจสู่ความเก่งกาจของเบรดบอร์ดนี้คือรูต่างๆ เว้นระยะห่าง 0.1 นิ้ว เพื่อรองรับส่วนประกอบ DIP มาตรฐาน เช่นเดียวกับหมุดของอะแดปเตอร์และส่วนหัว นอกเหนือจากสายไฟ

รูปที่ 6: การประกอบเบรดบอร์ดแบบไร้บัดกรี PB-104M จาก Global Specialties รองรับ DIP IC หลายตัว, อะแดปเตอร์ DIP-footprint, ส่วนประกอบแบบแยกพร้อมสายไฟ และจัมเปอร์ลวดแยก (แหล่งรูปภาพ: Global Specialties)

ในการใช้งาน เบรดบอร์ดแบบบัดกรีเป็นแพลตฟอร์มที่เชื่อมต่อได้ โดยที่ DIP IC และส่วนประกอบอื่นๆ เชื่อมต่อกันโดยใช้ลวดแข็งสั้นๆ ที่สอดเข้าไปในรู ซึ่งเชื่อมต่อกับลีดของส่วนประกอบด้วย รางด้านนอกทั้งสองข้างตามแต่ละด้านมักจะสงวนไว้สำหรับกำลังไฟฟ้าและกราวด์ และจะจ่ายส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ผ่านสายป้อนแบบสั้น (รูปที่ 7)

รูปที่ 7: ในเบรดบอร์ดแบบไม่มีบัดกรี รางด้านนอกทั้งสองข้างแต่ละข้างมักจะสงวนไว้สำหรับพลังงานและกราวด์ สายป้อนสั้นเชื่อมต่อรางกับส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ (ที่มาของภาพ: Analog Devices)

สิ่งสำคัญคือต้องรักษาระเบียบวินัยไว้เมื่อใช้เบรดบอร์ดแบบบัดกรี ตัวอย่างเช่น เป็นความคิดที่ดีที่จะใช้รหัสสีเพื่อช่วยระบุสายไฟ เช่น สีแดงสำหรับรางบวก สีดำสำหรับรางลบ และสีเขียวสำหรับพื้น นอกจากนี้ ผู้ใช้ยังต้องดูแลการวางสายจัมเปอร์ให้เรียบบนบอร์ดเพื่อลดความยุ่งเหยิง และกำหนดเส้นทางจัมเปอร์ที่เชื่อมต่อระหว่างกันรอบ ๆ ไอซี แทนที่จะวางบนไอซี เพื่อที่จะสามารถตรวจสอบไอซีและเปลี่ยนแปลงได้แม้มีการหยุดชะงักน้อยที่สุด มิฉะนั้น เบรดบอร์ดแบบไม่มีการเชื่อม—เหมือนกับการใช้งาน “ชั่วคราว” อื่นๆ—อาจกลายเป็น “รังหนู” และยากต่อการดีบักหรือติดตาม (รูปที่ 8)

รูปที่ 8: ต้องใช้ความระมัดระวังและวินัยในการติดตั้งจัมเปอร์สำหรับทุกสิ่ง ยกเว้นโปรเจ็กต์ที่เล็กที่สุดในเบรดบอร์ดแบบบัดกรี มิฉะนั้น ผลที่ได้คือเขาวงกตของสายไฟที่อ่านไม่ออก (แหล่งรูปภาพ: Wikipedia)

การผสมผสานเบรดบอร์ดสำหรับการออกแบบในปัจจุบัน

เบรดบอร์ดไร้บัดกรียังคงใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากความสะดวก ความยืดหยุ่น และความเก่งกาจ แต่มีข้อ จำกัด ที่รุนแรงกับการออกแบบที่ทันสมัยซึ่งทำงานที่อัตรานาฬิกาและความถี่สูง มักจะรวมบอร์ดคอมพิวเตอร์ที่ประกอบไว้ล่วงหน้า วงจร RF และโมดูล และโมดูลพลังงาน เพื่อรองรับสิ่งเหล่านี้ จำเป็นต้องมีระบบที่ช่วยให้สามารถรวมเบรดบอร์ดหลายตัว แพลตฟอร์มต้นแบบ และแอสเซมบลีย่อยเป็นหน่วยขนาดใหญ่กว่าที่สามารถรองรับฟังก์ชันการทำงานของระบบที่สมบูรณ์ได้

เมื่อเบรดบอร์ดดังกล่าวเป็นระบบสร้างต้นแบบการติดตั้ง Phase Dock 10104 (รูปที่ 9) ระบบหลักประกอบด้วยเมทริกซ์ฐานขนาด 10 × 7 นิ้วที่มีพื้นผิวการทำงาน 54 ตารางนิ้ว "คลิก" ห้ารายการในสองขนาดที่ใช้สำหรับยึดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และ "สไลด์" ที่ใช้สำหรับยึด Arduino,Raspberry Pi หรือโมดูลที่คล้ายกัน มันยังรวมถึงอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ขนาดเล็ก เช่น สกรู ซึ่งช่วยให้วิศวกรสามารถประกอบคอมโบ Click/Slide, ติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บน Slides, ติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยตรงกับ Clicks (ไม่มีสไลด์), เพิ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ "ทาวเวอร์" ที่มีโปรไฟล์สูงขึ้น และจัดการสายไฟ และสายเคเบิล นอกจากนี้ยังมีตัวเลือกฝาครอบพลาสติกใสที่ให้การปกป้อง เสริมรูปลักษณ์ และอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนย้าย

รูปที่ 9: Phase Dock 10104 Mounting Prototyping System ประกอบด้วย Base Matrix (บนสุด); คลิกเพื่อติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (แถวกลาง); สไลด์สำหรับใช้ Arduino และแพลตฟอร์มที่คล้ายกัน (แถวล่าง) และฮาร์ดแวร์การติดตั้งที่สำคัญทั้งหมด (แถวล่าง - ซ้าย) (ที่มาของภาพ: Phase Dock, Inc.)

ระบบการพัฒนาผลิตภัณฑ์นี้ช่วยให้สามารถผสมเทคโนโลยีบอร์ดและโมดูลต่างๆ บนแพลตฟอร์มเดียวได้ เช่น เบรดบอร์ดแบบไม่มีบัดกรี บอร์ดพิเศษที่มีขั้วต่อสกรูและขั้วต่อ แพลตฟอร์มโปรเซสเซอร์ เช่นผลิตภัณฑ์จากSparkFunRedBoards และแม้กระทั่งวงเล็บที่ถือสวิตช์และโพเทนชิโอมิเตอร์แบบแยกส่วน (รูปที่ 10) พวกเขาทั้งหมดติดตั้งอย่างแน่นหนากับฐาน Phase Dock จากนั้นเชื่อมต่อตามความจำเป็นเพื่อทดสอบแนวคิดของระบบและดีบักด้วยการเข้าถึงสัญญาณหลักและจุดทดสอบที่จำเป็น

รูปที่ 10: ระบบ Phase Dock รองรับการติดตั้งแบบ "ผสมและจับคู่" และเชื่อมต่อองค์ประกอบของระบบ ซึ่งรวมถึง breadboards แบบไม่มีบัดกรี (สีขาว) บอร์ดพีซีแบบพิเศษ (สีเขียว) และแพลตฟอร์มโปรเซสเซอร์ เช่น SparkFun's Redboards (สีแดง) สำหรับระบบควบคุมอัตโนมัตินี้ (ที่มาของภาพ: Phase Dock, Inc.)

กระดานประเมินผลผู้ขายมีส่วนร่วมกับเบรดบอร์ด

ไอซีประสิทธิภาพสูง—โดยเฉพาะอย่างยิ่งไอซีที่ใช้สำหรับสัญญาณระดับต่ำ, การขยายสัญญาณที่แม่นยำ หรือการประมวลผลสัญญาณ RF—ปัจจุบันมีบอร์ดหรือชุดประเมินผลอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ นี่เป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากการตั้งค่าส่วนประกอบขั้นสูงดังกล่าวเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพในแอปพลิเคชันเป้าหมายและการรวมเข้ากับส่วนที่เหลือของระบบต้องใช้ส่วนประกอบสนับสนุนที่เหมาะสม (ส่วนใหญ่เป็นแบบพาสซีฟ) รวมถึงรูปแบบและการเชื่อมต่ออย่างระมัดระวัง ปัญหาสำหรับนักออกแบบคือวิธีที่ดีที่สุดในการทำงานกับบอร์ดประเมินผลเหล่านี้ เนื่องจากยูทิลิตี้ของพวกเขาในส่วนที่เกี่ยวกับการออกแบบระบบขั้นสุดท้ายมีตั้งแต่มีประโยชน์มากไปจนถึงอุปสรรค

พิจารณาคณะกรรมการประเมินผลที่ออกแบบมาเพื่อใช้ส่วนประกอบอย่างเต็มที่ ด้วยเหตุนี้ จึงรวมส่วนประกอบสนับสนุนเพิ่มเติม เช่น หน่วยความจำ ตัวควบคุม DC-DC ในพื้นที่ และบางทีแม้แต่ไมโครคอนโทรลเลอร์ แม้ว่าส่วนประกอบเหล่านี้อาจจำเป็นสำหรับการประเมินแบบสแตนด์อโลน แต่ก็อาจรบกวนการใช้งานจริงของ IC หัวข้อในการออกแบบผลิตภัณฑ์ของวิศวกร

อีกด้านหนึ่ง บอร์ดประเมินผลจำนวนมากมีส่วนประกอบ เช่น คอนเนคเตอร์พิเศษที่จำเป็น การใช้บอร์ดประเมินผลช่วยให้ผู้ออกแบบไม่ต้องทำซ้ำวงจรนั้น (“สร้างวงล้อใหม่”) การออกแบบบอร์ดประเมินผลที่ได้รับการจัดทำเป็นอย่างดีและมีเอกสารอย่างถูกต้องมักจะดีหรือดีกว่าวงจรที่สร้างขึ้นโดยผู้ขายที่อาจคุ้นเคยกับ IC อย่างใกล้ชิด

ความท้าทายของนักออกแบบคือการรับรู้และใช้ประโยชน์จากบอร์ดประเมินผลที่ผู้ขายจัดหามาในการจัดเตรียมการทำบอร์ดทดลอง พิจารณาไอซี "ขนาดเล็ก" เช่น Analog Devices ADL60122 GHz ถึง 67 GHz, 500 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) แบนด์วิดธ์ตัวตรวจจับซองจดหมายบรอดแบนด์ การเชื่อมต่อพื้นฐานของ LFCSP 10 ลีดนี้ดูค่อนข้างง่ายในไดอะแกรม แต่การใช้งานจริงนั้นยากกว่าเนื่องจากต้องใช้เลย์เอาต์อย่างระมัดระวัง บายพาส และตัวเชื่อมต่อ RF ระดับไฮเอนด์ (รูปที่ 11)

รูปที่ 11: การเชื่อมต่อและการใช้เครื่องตรวจจับซองจดหมายบรอดแบนด์ ADL6012 ของอุปกรณ์อะนาล็อกนั้นดูเรียบง่ายพอ "บนกระดาษ" แต่มีรายละเอียดปลีกย่อยการออกแบบและเลย์เอาต์มากมาย (แหล่งรูปภาพ: Analog Devices)

สำหรับนักออกแบบที่ต้องการรวม RF IC นี้เข้ากับการออกแบบ อันดับแรกควรทำความเข้าใจคุณลักษณะ ทดสอบอินเทอร์เฟซ และ "ปรับแต่ง" ให้เหมาะสมกับโครงการโดยรวมโดยใช้ประโยชน์จาก ADL6012-EVALZ บอร์ดประเมินผลในขั้นตอนของเบรดบอร์ด ก่อนสร้างแผนผังขั้นสุดท้ายและออกแบบเลย์เอาต์และบรรจุภัณฑ์ (รูปที่ 12)

รูปที่ 12: บอร์ดประเมินผล ADL6012-EVALZ บรรเทาผู้ออกแบบในการจัดการกับความซับซ้อนที่ละเอียดอ่อนมากมายของการออกแบบใน IC ที่ดูเรียบง่ายแต่ซับซ้อนนี้ การรวมเข้ากับเบรดบอร์ดช่วยลดเวลาและความยุ่งยากในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ (แหล่งรูปภาพ: Analog Devices)

ความท้าทายของ breadboard คือการทำให้สามารถใช้บอร์ดประเมินผลได้ทางกายภาพ เพิ่มแหล่งจ่ายไฟ และจัดหาเครื่องขยายสัญญาณอินพุต RF และโหลดเอาต์พุตส่วนต่างที่กำหนด ร่วมกับโปรเซสเซอร์และอินเทอร์เฟซใดๆ สำหรับเฟสก่อนต้นแบบที่นำไปสู่การกำหนดค่าผลิตภัณฑ์ต้นแบบ การทำเช่นนี้จะต้องใช้เทคนิค แพลตฟอร์ม และแนวทางการทำ breadboarding ร่วมกัน

สรุป

อะแดปเตอร์และบอร์ดฝ่าวงล้อมช่วยให้นักออกแบบสามารถรวม เชื่อมต่อ ออกกำลังกาย และประเมินส่วนประกอบเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่มักไม่มีสารตะกั่ว ซึ่งเป็นมาตรฐานในผลิตภัณฑ์สมัยใหม่เกือบทั้งหมด การทำซ้ำที่ใหม่กว่าทำได้มากกว่าบอร์ดบอร์ดไร้บัดกรีที่ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย และช่วยให้สามารถผสมและจับคู่ส่วนประกอบ โมดูล และชุดประกอบอื่น ๆ ได้ สิ่งเหล่านี้ช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งทางกายภาพ ลดการติดตั้งและเดินสายที่ไม่น่าดู เกิดข้อผิดพลาด และไม่น่าเชื่อถือ การใช้อแดปเตอร์และเบรดบอร์ดเหล่านี้ช่วยเร่งขั้นตอนการทดสอบและดีบัก และนำไปสู่ต้นแบบที่ทำงานได้ในเวลาที่น้อยลง