Детально эксплуатационная документация должна состоять из нескольких разделов. Как правило это:
- Внешний вид изделия (возможные варианты корпуса), название, тип, краткое описание функционала, функциональная схема, распиновка;
- Значение типовых параметров, присущих всем компонентам данного класса (туда же потребляемый ток при заданном напряжении питания);
- Тестовые параметры (приветствуется как можно более подробное описание всех значений, что за ними кроется) при различных конфигурациях включения;
- Графические зависимости для как можно большего числа характеристик;
- Максимально допустимые значения параметров элемента (предельное напряжение питания, входная мощность и т.п.);
- Подробное описание пинов/портов с указанием функционала, эквивалентной схемы, входного/выходного сопротивления, рекомендованного обвеса, подтяжки;
- Рекомендованные схемы включения с указанием принципа расчета обвеса (делителей напряжения, внешних фильтров и т.п.) и подробным описание принципа работы;
- Варианты топологий тестовых печатных плат с указанием тонкостей трассировки (например предпочтительное расстояние между проводниками или элементами обвеса, размеры посадочной площадки, защитная зона для монтажа, теплоотвод);
- Комплектации, типы корпусов с размерами, различие индексов/префиксов;
- Разумеется, грамотный инженер способен многое из написанного самостоятельно додумать и принять наиболее правильный алгоритм работы с компонентом. Набранный опыт позволяет экономить время на прочтении всей документации, акцентировать внимание лишь на самых важных моментах.
В СВЧ технике часто случались курьезы, когда следование всем рекомендациям даташита не приводило к работоспособности изделия. Отсутствие опыта в работе с изделием выливается в многодневные поиски решений, кооперации с другими потребителями компонента, безрезультатные звонки местному представителю производителя. Все ради одной единственной микросхемы. Особо отличилась в плане невежества при написании даташитов компания Hittite Microwave corp. Недавнее поглощение корпорации Hittite корпорацией AD вселило в разработчиков надежду о переменах к лучшему. Но не тут-то было. Изменения в даташитах ограничились появлением нового титульного листа с изображением фирменного логотипа и названия Analog Devices.
Проблемы управляемого усилителя мощности (УУМ) HMC996LP4 вылились в две недели потерянного времени, бессонные ночи, горящие сроки и другие сопутствующие неприятности. Вот одна из проблем:
Представленная в dtsh таблица демонстрирует напряжения для включения УУМ. Если пошерстить документ, то увидим кучу зависимостей от напряжения управления. Ничего про Vgg и Vcc нет и в помине. А вот функциональная схема в упрощенном виде:
Из схемы не видно куда же в действительности подключены те самые Vgg и Vcc. Вот и предположили, связав работу УУМ с полевым транзистором, что Vcc — напряжение питания, Vgg — смещение.
Вот что видим в тестовых параметрах:
и сноска: *Set Vctrl = -4.5V and then adjust Vgg1, 2 between -2V to 0V to achieve Idd = 120 mA typical.
Таким образом мы вынуждены сначала изготовить макет, проверить его, подобрать нужное напряжение смещения (при открытом транзисторе, кстати говоря, схема просаживается в КЗ, а это в оконечном изделии может вылиться в непредсказуемый выход из строя других компонентов или, как минимум, к их деградации), только потом вставлять УУМ в наш проект. Де-факто расходы на проект увеличиваются, так как макет должен быть максимально приближен конструктивно к готовому изделию (иначе конфигурация включения СВЧ компонента может измениться).
Многократное издевательство над данным УУМ показало в целом повторяемость конфигурации включения. Почему же нельзя было представить её в документе? Разве что вынудить потребителя покупать отладочную плату (она, кстати, стоит очень дорого).
Еще один интересный момент. Вот графические зависимости коэффициента усиления от частоты при различных напряжениях управления:
Вот так встреча. Допустим, нам критически важна неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в части X-диапазона — разброс коэффициента передачи в полосе частот не должен превышать к примеру 1 дБ. Остается загадкой, что можно понять из такого графика, т.к. он явно сглажен в целях масштабирования. Выходит, покупая микросхему, мы уже рискуем попасть в неловкую ситуацию, когда изделие нам заведомо не подходит.
В итоге мы покупаем УУМ на свой страх и риск, разрабатываем и изготавливаем макетную плату, проводим монтаж и измерения.
На графиках представлены коэффициент передачи в режиме максимального усиления, КСВН по входу/выходу.
Напряжение смещения было подобрано -0.8 В. Коэффициент шума, кстати, очень-очень зависит от качества источников питания. Типовое значение Кш=3.5 дБ для данных частот (а не 2 дБ, как указано в dtsh).
Ну и последняя тонкость: двухкаскадное (и более) включение из таких вот усилителей склонно к неустойчивой работе. Проблема решается разнесением усилителей на почтительное расстояние, экранированием каскадов.
Комментарии (21)
amarao
29.02.2016 17:12Добро пожаловать в agile.
Agile manifesto:
Through this work we have come to value:
Individuals and interactions over processes and tools
Working software over comprehensive documentation
Customer collaboration over contract negotiation
Responding to change over following a plan
Working hardware, разве что. Микруха работает? Работает! Пофигу на документацию.
Nortfolk
29.02.2016 17:46Ну, видимо, в дальнейшем весь даташит ограничиться одной инструкцией во весь единственный лист: "Микруха работает"
amarao
29.02.2016 18:24Справедливости ради, к agile'у обычно добавляется Документация. Не надо путать документацию и Документацию. В Документации написана чистая правда — как написано, так и работает. К сожалению, чтение Документации обычно требует знания C, python, php, или на чём там в очередной раз писали Документацию к продукту.
olartamonov
29.02.2016 20:09И спустя полгода — errata: «Микруха работает» > «Как правило, микруха работает».
RasselFast
01.03.2016 07:19Как и со второй вашей статьей, проблема не в datasheet. Увы. Вся необходимая информация есть, мне непонятно как вам инженеру, и не одному может быть что-то непонятно? Я закончил ПТУ — мне все понятно...
Nortfolk
01.03.2016 08:32Ну значит, такие как Вы однозначно нужны Родине!
mwaso
01.03.2016 16:42Нет, это значит у вас какие-то проблемы с вниманием, извините. Просто уже долгое время пользуемся продукцией Hittite, и я бы, напротив, отметил высокое качество их микросхем и описаний к ним.
Даже из представленных Вами картинок становится ясно, как включать и настраивать микросхему. Нет там никакого Vcc, который Вы придумали. Есть только Vdd (питание стоков +5В), Vgg (смещение затворов от минус 2 до нуля вольт) и Vctrl (собственно, управляющее напряжение). На распиновке всё видно, всё есть.
Даже черным по белому для неопытных расписали настройку — что надо затвор от минус 2 вести к нулю, а не иначе, чтобы не сжечь всю схему. И как Вы заметили — повторяемость оказалась высокая, к чести производителя.
И касательно графика зависимости Ку от частоты — скажите спасибо, что Hittite предоставляет такой подробный график. Не устраивает неравномерность — а вас кто-то заставляет использовать именно эту микросхему? Лучше не найти? Тогда Hittite плохой или все-таки наоборот?
Статье место на тостере, а никак не тут, ей-богу.....Nortfolk
01.03.2016 18:05-1т.е. вы предлагаете в готовый проект с высокими требованиями по стабильности характеристик, масса-габаритными требованиями (уж молчу про электрические), который еще может быть сунут в самолет вставить подстроечный резистор??? А еще при наличии критических требований к частотным характеристикам вслепую сунуть микруху в проект??? Цель сабжа — дать ответы на вопросы, требующие временных и финансовых затрат.
mwaso
02.03.2016 07:00+1Что за истерика опять? -_- Вы сами должны решить, как ответить на эти вопросы. Мы оставляем площадку для добавочного резистора, с помощью которого корректируем затворное напряжение. Но это бывает необходимо крайне редко.
"Может быть сунут в самолет" — еще одна лакмусовая бумажка вашей речи. Если "сунут" — то только одним макетом вы не должны отделаться, и это не должно вызывать раздражения.
Нужна минимальная неравномерность — подбирайте другие элементы, рассчитывайте компенсирующие фильтры. Как вы думаете, для чего на полосках лепят причудливые аппендиксы? Именно для выравнивания коэффициента передачи и КСВ в нужном диапазоне при работе с конкретным активным элементом. Это элементарные вещи, которыми занимается СВЧ-инженер каждый раз при проектировании нового устройства.
За ответами на вопросы лучше сходить на electronix.ru, в раздел СВЧ техники.
vau
01.03.2016 13:14Возможно и Вас не обошел стороной пресловутый эффект Даннинга — Крюгера
RasselFast
01.03.2016 16:56Дайте угадаю, мое заявление что ПТУшнику все понятно, а инженеру нет, расценивается как человеку с низкой квалификацией (мне — потому что ПТУшник) кажется что он… в полном соответствии с эффектом Даннинга — Крюгера.
Мой комментарий основан на том, что в моем представлении, инженер должен обладать представлением о двух полярном питании, уметь рассчитывать примитивные резистивные делители напряжения. Это совершенно элементарные вещи, это уровень школьного радиокружка.
Мне иногда моментами кажется, что это троллинг, а я на него повелся:Из схемы не видно куда же в действительности подключены те самые Vgg и Vcc. Вот и предположили, связав работу УУМ с полевым транзистором, что Vcc — напряжение питания, Vgg — смещение.
Ну как же не видно? Все же нарисовано:
GND — ноль, земля, заземление, экран, общий провод.
Vdd1, Vdd2 — подключаем к источнику +5V.
Vgg1, Vgg2 — подключаем к источнику от 0 до -2V. Напряжение снимается с подстроечного резистора, подключенного между GND и источником напряжения -2V.
Vctrl — подключаем к источнику от -1 до -4.5V. Напряжение снимается с подстроечного резистора, в составе резистивного делителя, подключенного между GND и источником напряжения -4.5V.vau
02.03.2016 10:51+1Возможно Вы путаете знание и опыт, который позволяет это знание корректно применять. А это разные вещи. У автора может отсутствовать опыт чтения документации между строк, может опыт разработки у него года 2 — 3, а Вы его лицом об дорожное покрытие.
Источник не помню, но цифры засели в память прочно: разработчику — цифровику нужно минимум 2 года практики для того, что бы выйти хоть на какой то уровень. Разработчику аналоговой техники от 5 лет. Про СВЧ автор той статьи и говорить не стал.
Терпимее надо быть к коллегам по цеху. Нас и так не много.
mwaso
02.03.2016 07:42+1Господа минусующие, одумайтесь! RasselFast прав! Тут сам автор статьи ярко проявляет Даннинга-Крюгера. Но заметить это может только человек, имеющий багаж практического опыта в области разработки и настройки СВЧ-усилительных и иных каскадов. У теоретиков или вовсе далеких от СВЧ персон же возникает сочувствие автору и складывается неверное представление о "плохих" производителях микросхем.
Steve_R
01.03.2016 15:06У меня давно крутятся мысли по теме: очень нужна нелинейная динамическая модель элемента. Если бы производитель давал на свою микросхему X-параметры (а не только S-параметры, как это делается сейчас), то многие вопросы можно было бы решить еще на этапе моделирования.
Или я не прав?Nortfolk
01.03.2016 15:21Нелинейные модели — категорически сложная тема, сотни лбов об это разбито. В большинстве случаев это кусочно-линейные модели, каждая из которых работает в своем пределе динамического диапазона. X-параметры вроде строят по измеренным значениям. Да, они бы облегчили жизнь при решении вопросов, например, расчета нелинейных искажений. Для СВЧ (ну скажем 2 и болееГГц, ) есть еще одна проблема, пожалуй более важная — особенности конструкции влияют на распределение поля, как следствие — изменение характеристик схемы.
Steve_R
01.03.2016 15:34Согласен, полевые эффекты очень важная составляющая, которую необходимо учитывать при проектировании. Сам недавно столкнулся с массой проблем в этой области :(
Надеюсь, что увижу еще ваши публикации.
gapel
01.03.2016 17:29Во-первых, здравствуйте, коллега. Занимаюсь радарами ЛЧМ.
Во-вторых, ну теперь Hittite, больше нет, теперь это AD, поэтому есть надежда на улучшение описалова.
В-третьих, скорей всего у вас сейчас болезни старта. Да, многих подводных камней не найдешь ни где. Тот же Hittite продавал нам VCO до их появления в продаже у дилеров)) и с документацией всегда было хорошо. Да, по питанию все СВЧ микрухи капризны, это известный факт и бонус, причем наверняка сталкивались с тем, что иногда нужно подавать питания с задержкой. Да, согласование входов-выходов, СВЧ-фильтры и прочие радости. Это мир СВЧ))) Царапина на волноводе и КСВ уже не тот))) и т.д. А еще если все пойдет хорошо впереди будут проблемы из области "а эту микруху мы вам не продадим потому что вы русские".
Было бы гораздо более интересно если бы вы рассказали о ваших проектах — радарах.
telhin
Интересно узнать какого рода производство у Вас и нужны ли Вам дипломники?
Nortfolk
Мы в Зеленограде, НИУ МИЭТ, кафедра Микроэлектронных радиотехнических устройств и систем. Занимаемся разработкой преимущественно радаров (не производством). Дипломники у нас есть и свои. Но от настоящих талантов грех отказываться.
telhin
Зеленоград — интересный город, однако не комильфо менять свой вуз и кафедру на другой вуз и кафедру.
Надеюсь на продолжение ваших статей, было бы интересно почитать по современные структурные подходы, оправданность тех или иных решений в радиолокации и про специального рода микроэлектронику конечно.