Вырезание слота в печатной плате с помощью ручного напильника для USB-разъема - плоскости оголены и закорочены с разъемом?

Я делаю HID-клавиатуру, которая подключается через micro-usb. К сожалению, я допустил ошибку в дизайне печатной платы и не включил слот для USB-разъема .

Будучи предприимчивым самодельным хакером, я использовал ручной напильник, подобный этому , чтобы вырезать слот, а затем аккуратно разместить в нем разъем USB. Вот изображение готового разъема:

введите описание изображения здесь

Я собрал 2 платы, и обе из них имеют странные проблемы с подключением, когда устройство иногда работает, но в большинстве случаев просто выходит из строя из-за неисправности.

Внешний корпус порта USB заземлен. У меня такой вопрос, возможно ли, что при подпиливании я оголил землю и плоскость VDD и теперь с ним коротит разъем USB, тем самым вызывая неисправность устройства?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Вот изображение макета печатной платы. Пометил порт USB и разъединяющие колпачки.

введите описание изображения здесь

Получите DVM и докажите свою теорию.
@Andyaka - Что такое DVM? Вольтметр?
Цифровой вольтметр.
Да. Размазывание медных плоскостей или дорожек довольно распространено при распиловке или сверлении печатной платы, если только вы не знаете, что делаете. Одним из ключей к успеху являются очень острые инструменты (например, сверла) и медленное движение.
@Andyaka - я пробовал с мультиметром и не увидел ничего странного. Возможно, я попробую это с осциллографом и посмотрю, это хорошая идея.
@SteveSh - Спасибо, я напечатаю несколько новых досок, если это является возможной причиной проблемы.
Сложно ли будет отпаять 4 разъема к внешнему корпусу? Лучше попытаться исправить то, что у вас есть, чем переносить непредвиденную ошибку в новый дизайн.
@Andyaka - проблема в том, что весь корпус сделан из металла. Я не знаю, есть ли простой способ сказать наверняка, что нет никакого контакта с самолетами.
Дело в точке. Несколько лет назад нам пришлось просверлить плату, содержащую плоскости питания (+5 В) и GND, чтобы внести изменения. Это было сделано нашими производственными операциями. Они были осторожны и следовали всем процедурам. Даже при этом некоторое медное пятно создало низкое сопротивление (не короткое замыкание) между + 5 В и GND. Избыточного тока было недостаточно, чтобы привести PS к ограничению тока (питание 200 А), но он нагревал частичное короткое замыкание, так что со временем чрезмерный нагрев приводил к возгоранию платы или, по крайней мере, к обесцвечиванию от тепла. Короткое замыкание не сгорело.
По моему опыту, проблемы с USB-подключением, которые вы описываете, часто вызваны плохой компоновкой печатной платы, особенно сигнальных линий USB D+/D-. Можете ли вы показать нам, как выглядит ваше расположение между разъемом и микросхемой USB?
@SteveSh - Вау, я поражен, что вы смогли отследить ошибку до просверленного отверстия. Должно быть, было очень сложно найти это. Спасибо, что поделились, это говорит о том, что, несмотря ни на что, прорезание насечки ручным напильником с высокой вероятностью может быть болезненным.
@brhans - Обновил мой пост изображением разводки печатной платы, как вы думаете, есть явные ошибки?
@Plasty Grove - Не совсем так. Запах и обгоревшая поверхность доски были бесполезны!
Сделайте выемку для разъема заметно шире, чтобы разъем не касался внутренних плоскостей. Если будете переделывать плату с выемкой под коннектор, держите внутренние плоскости подальше от краев выреза, чтобы не было возможности замыкания между коннектором и внутренними плоскостями.
@PeterBennett - я не могу сделать выемку шире, не прорезав монтажные отверстия. Хороший совет держать внутренние плоскости подальше от выреза, я буду иметь это в виду!
Расстояние между вашими дорожками USB немного непоследовательно, и я бы постарался не допускать к ним другие несвязанные сигналы. Развязывающие колпачки сами по себе не приносят никакой пользы — каждый из них должен быть рядом с парой контактов питания на MCU.
@brhans - Спасибо за предложения. Только что начал читать рекомендации по печатным платам для USB, и это куча информации, о которой я не знал.

Ответы (2)

Я вижу несколько потенциальных проблем.

Во-первых, ваши «развязывающие колпачки» должны быть как можно ближе к контактам, которые они предназначены для развязки (обычно это контакты питания микросхемы). Это может вызвать странное поведение цифровых схем.

Ваша разностная пара D+/D- не проложена с постоянным интервалом, что может вызвать проблемы с целостностью сигнала из-за несоответствия импеданса. Хотя, если это низкоскоростное устройство, это гораздо более снисходительно.

В-третьих, на фотографии вашего разъема видно короткое замыкание между одной из линий данных и контактом ID. Если кабель замыкает ID на землю, это может привести к замыканию на землю линии передачи данных. Проверьте пайку, подогрейте соединения с небольшим количеством флюса и осмотрите их под увеличительным стеклом или микроскопом. Вы также можете использовать цифровой мультиметр для проверки непрерывности цепи на наличие коротких замыканий.

Спасибо за вашу помощь. Я перепаял контакты usb-разъема, чтобы не было короткого замыкания с идентификационным контактом. Собрал вторую плату с такой же проблемой. Отметив развязывающие колпачки, я мог бы обновить конструкцию, чтобы разместить их как можно ближе к контактам микросхемы. Есть ли смысл разместить несколько рядом с USB-разъемом? Кроме того, как вы думаете, имеет ли смысл располагать разъем USB намного ближе к MCU?
@PlastyGrove поместить MCU ближе к USB-порту было бы хорошей идеей с точки зрения маршрутизации — я стараюсь сгруппировать компоненты вместе, чтобы минимизировать длину любых быстрых сигналов. Медленные сигналы, такие как кнопки и светодиоды, не являются критическими, поэтому могут быть намного длиннее. При этом я бы также расположил кристалл MCU как можно симметричнее рядом с выводами XTAL.
Спасибо, это очень хороший совет! Я переработаю дизайн, чтобы сначала разместить USB и кристалл, прежде чем прокладывать другие компоненты. Как вы думаете, подойдет ли в этом случае двухслойная плата? Я видел много материалов в Интернете, в которых предлагается иметь 4 слоя для дизайна USB. Было бы нормально, если бы я оставил USB без каких-либо других следов и действительно близко к MCU и сохранил 2 слоя?
USB HS, кажется, требует 4 слоя, но мой MCU поддерживает только FS, поэтому 2 слоев должно быть достаточно?

На вашем USB-порту нет «фильтрации». На своих STM32F я обычно использую резисторы на 22 Ом, как и на платах разработчика. Это очищает глазковую диаграмму USB.

введите описание изображения здесь

Что касается остальной конструкции, то она, вероятно, не очень шумоизоляционная. Если у вас возникли проблемы со случайными пропаданиями , то конструкция, вероятно, восприимчива к внешнему шуму, портящему пакеты от USB и вызывающему пропадания, ИЛИ из-за синфазного шума от заземления USB.

Если в конструкции возникают провалы, когда люди находятся рядом с ней или касаются ее, это может быть проблема с электростатическим разрядом.

Похоже, что линии разностных пар от USB проходят через всю плату, обычно лучше разместить процессор как можно ближе к USB-порту, чтобы свести к минимуму длину разностной пары и эффекты линии передачи, возникающие из-за длинных разностных пар. (проще, чем заниматься математикой). Я также вижу другие дорожки, близкие к разностной паре USB, что может увеличить перекрестную емкость между дорожками и привести к шумовой связи (или даже связи электростатического разряда).

Спасибо за предложения. Да, я планирую изменить конструкцию платы, начиная с USB-порта и генератора и заканчивая всем остальным. Я также включу в конструкцию резисторы на 22 Ом, это отличный совет. Один вопрос - как вы думаете, это также сильно повлияет на USB FS? Это всего лишь 12 МГц IIRC.
Вырезание слота в печатной плате с помощью ручного напильника для USB-разъема - плоскости оголены и закорочены с разъемом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v