HARDWARE SOLUTION

Basic Thermal Resistance (EP.2)

by

Junction Temperature ในปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตชิพ IC ต่างๆนั้นมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องทำให้ผลิตภัณฑ์ชิพที่ออกมามีคุณสมบัติการใช้งานเพิ่มขึ้นแต่ในขณะเดียวกันตัวชิพกลับมาขนาดเล็กลง ซึงทำให้ชิ้นส่วน Semiconductor เหล่านี้เผชิญกับปัญหาด้านความร้อนในระหว่างการทำงาน ดังนั้นการออกแบบจึงต้องคำนึงถึงอุณหภูมิย่านการทำงานที่ยอมรับได้หรือที่เรียกว่า Junction Temperature (TJ) หากอุณหภูมิขณะการทำงานของตัว IC เกินกว่าค่า TJ จะส่งผลเสียหลายๆด้านต่อตัว IC เช่น ยังสามารถทำงานได้แต่อายุการใช้งานสั้นลง, อาจเกิดความเสียหายขณะใช้งาน และใน IC บางชนิดจำพวก MCU อาจมีการปิดการใช้งานเพื่อป้องกันความเสียหายกับตัว IC  โดยทั้งนี้ Thermal resistance จะมีความสำคัญในการคำนวนหาอุณหภูมิย่านการทำงาน (TJ) ข้างต้น หน่วยวัดความร้อนทั่วไปที่ใช้สำหรับการคำนวน Junction Temperature หน่วยวัดความร้อนที่มักใช้เป็นประจำนั้นได้แก่ Thermal Resistance และ thermal characterization parameter แต่จะมีแบ่งแยกย่อยออกมาดังตัวอย่างข้อมูลค่าหน่วยความร้อนของชิพ LMR14030 ในตารางด้านล่าง ตัวแปร Thermal Resistance เช่น RθJA และ RθJC เป็นตัวแปรที่มักถูกใช้มากที่สุดในหน่วยวัดอุณภูมิซึ่งจะพบเห็นได้ในเอกสารข้อมูล Specification … Read more

Logic Voltage Level and Fan-out

by

Logic Voltage Level การออกแบบวงจรนั้นจะต้องคำนึงถึง Logic Voltage Level เพื่อให้สัญญาณที่สื่อสารกันของแต่ละ IC ไม่ผิดพลาด โดยจะแบ่งชนิด Input และ Output ดังนี้ TTL และ CMOS ปกติแล้วเราจะมองสัญญาณเป็น 2 สถานะคือ สถานะ High (1) และสถานะ Low (0) ตัวอย่างเช่นสัญญาณ UART ในรูปด้านล่าง สมมติว่าวงจรนี้ใช้แรงดัน 5V ถ้าสัญญาณมีแรงดัน 5V จะเป็นสถานะ High และถ้าแรงดันเป็น 0V จะเป็นสถานะ Low ก่อนไปหัวข้อถัดไป อยากแนะนำให้รู้จักคำศัพท์ต่อไปนี้เสียก่อน Voltage Input High (VIH) : ช่วงแรงดันที่ IC คอนเฟิร์มว่าเป็นสถานะ High Voltage Input Low (VIL) … Read more

รู้จัก Teardrops ในการออกแบบ PCB จะช่วยให้คุณไม่ต้องเสียน้ำตาในภายหลัง

by

“ก่อนที่จะส่งไฟล์ไปโรงงานผลิต PCB อย่าลืมเพิ่ม Teardrops ลงไปที่บอร์ดนะ” หัวหน้าทีมมักจะเตือนในตอนที่ผมเป็นนักออกแบบ PCB น้องใหม่อยู่บ่อยๆ  ณ ขณะนั้น ผมคิดในใจว่า เอ๊ะ! “Teardrops คืออะไร?” “ทำไมต้องเพิ่ม Teardrops?” ด้วยความสงสัย ผมก็เลยทำการสำรวจหาข้อมูลจากการค้นหาโดย Google เพื่อทำความเข้าใจเพิ่มเติม เนื่องจากตอนนั้นมีเนื้อหาบนอินเทอร์เน็ตไม่มากนัก และต้องท่องโลกอินเตอร์เน็ตไปเรื่อย ๆ ก่อนจึงจะรู้ว่า Teardrops คืออะไร หากคุณยังใหม่กับสิ่งนี้เช่นเดียวกับผมตอนนั้น หวังว่ามันจะเป็นประโยชน์กับคุณเช่นเดียวกันนะครับ Teardrops คืออะไร Teardrops เป็นทองแดงพิเศษที่เพิ่มเข้ามา โดยมีลักษณะรูปร่างหลากหลายชนิด ได้แก่ แบบ Line or Filleting, แบบ Curved และแบบ Snowman ขึ้นอยู่กับซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ที่สามารถสร้าง Teardrops แต่ละชนิดได้ แสดงในรูปที่ 1 รูปที่ 1 แสดงชนิดของ Teardrops Teardrops ทำหน้าที่เพิ่มการเชื่อมต่อให้ … Read more

Basic Thermal Resistance

by

หลังจากที่บอร์ด PCB ได้ถูกออกแบบและผลิตออกมา บางครั้งอาจพบว่าเมื่อนำมาทดสอบการใช้งานกลับเกิดความผิดปกติอย่างเช่น อุปกรณ์หยุดทำงานหลังจ่ายไฟได้ซักระยะ โดยในความผิดปกติหลากหลายสาเหตุนั้น ความร้อนเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ส่งผลต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างเห็นได้ชัดอีกทั้งมีผลต่อความสามารถในการทำงานของอุปกรณ์รวมถึงความปลอดภัยต่อการใช้งานอุปกรณ์นั้นอีกด้วย ดังนั้นการออกแบบโดยคำนึงถึงความร้อนในระบบเป็นอีกหนึ่งวิธีที่จะช่วยลดการเกิดข้อผิดพลาดของอุปกรณ์ได้ Thermal Resistance คืออะไร Thermal Resistance หมายถึงความสามารถในการต้านทานการถ่ายเทความร้อน โดยค่าความต้านทานนี้หาได้จากการนำค่าความแตกต่างของอุณหภูมิ 2 จุด หารด้วย ปริมาณความร้อนที่ไหลผ่านในขณะนั้น กล่าวได้ว่ายิ่ง Thermal Resistance มีค่ามาก ความร้อนยิ่งไหลผ่านได้ยากและทำให้ความร้อนคงสะสมอยู่ในระบบ Thermal Resistance (Rth) =  Temperature Difference (∆T) /  Heat Flow (P) [°𝐶/𝑊] ซึ่ง R เป็นสัญลักษณ์ตัวแทนของค่าความต้านทานทางไฟฟ้า ส่วน Thermal Resistance จะใช้สัญลักษณ์เป็น θ (theta) จะมีหน่วยเป็น K/W หรือ °C/W โดย 0 K = -273.15°Ca Heat … Read more

PCB: การนำ IPC Standard มาปรับใช้เพื่อกำหนดขนาด PTH Hole และ Pad Diameter ในการออกแบบ PCB

by

สำหรับนักออกแบบ PCB ทั้งมือใหม่และมืออาชีพล้วนมีความกังวลในการออกแบบขนาด PTH Hole และ Pad Diameter สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบ Through-Hole หรือมักเรียกกันว่า “แบบเสียบ” บางครั้งกำหนดค่าพารามิเตอร์เผื่อน้อยหรือมากเกินไป อาจทำให้ขนาดรูเจาะเล็กหรือใหญ่เกินไป เมื่อนำอุปกรณ์มาเสียบอาจจะทำให้ประกอบแล้วแน่นเกินไปหรือหลวมเกินไป ทำให้เกิดปัญหาในกระบวนการผลิต เพื่อลดปัญหาดังกล่าว เราควรมาทำความเข้าใจการกำหนดค่าพารามิเตอร์ให้เหมาะสมตาม IPC Standard ที่มีอยู่ได้ เพื่อให้แน่ใจว่าพารามิเตอร์ของ PTH Hole และ Pad Diameter ที่เรากำหนดหรือตั้งค่าไว้มีค่าที่เหมาะสมที่สุด ในบทความนี้จะมาเรียนรู้และทำความเข้าใจเกี่ยวกับ IPC Through-Hole Standards คืออะไร ทำไมการปฏิบัติตามมาตรฐานนั้นจึงมีความสำคัญ รวมถึงวิธีการคำนวณหาขนาดของ PTH Hole และ Pad Diameter ตาม IPC Through-Hole Standards IPC Through-Hole Standards คืออะไร? รูปที่ 1 ตัวอย่าง Through Hole device from … Read more

มารู้จัก ARM CPU กันดีกว่า

by

Photo by Vishnu Mohanan on Unsplash α╕½α╕Ñα╕▓α╕ó α╣å α╕äα╕Öα╕ùα╕╡α╣êα╕äα╕╕α╣ëα╕Öα╣Çα╕äα╕óα╕üα╕▒α╕Üα╕üα╕▓α╕úα╣Çα╕èα╣çα╕äα╕¬α╣Çα╕¢α╕üα╕äα╕¡α╕íα╕₧α╕┤α╕ºα╣Çα╕òα╕¡α╕úα╣îα╕½α╕úα╕╖α╕¡α╣éα╕ùα╕úα╕¿α╕▒α╕₧α╕ùα╣î α╕üα╣çα╕äα╕çα╕êα╕░α╣Çα╕äα╕óα╣Çα╕½α╣çα╕Öα╕äα╕│α╕ºα╣êα╕▓ ARM α╕ùα╕╡α╣êα╕¡α╕óα╕╣α╣êα╣âα╕Öα╕½α╕▒α╕ºα╕éα╣ëα╕¡ CPU α╣üα╕Üα╕Üα╕£α╣êα╕▓α╕Öα╣åα╕òα╕▓α╕üα╕▒α╕Öα╕íα╕▓α╕Üα╣ëα╕▓α╕ç α╣Çα╕₧α╕╖α╣êα╕¡α╕Öα╣åα╣Çα╕äα╕óα╕¬α╕çα╕¬α╕▒α╕óα╕üα╕▒α╕Öα╕íα╕▒α╣ëα╕óα╕ºα╣êα╕▓ ARM α╕äα╕╖α╕¡α╕¡α╕░α╣äα╕ú α╣Çα╕¡α╕▓α╣äα╕¢α╣âα╕èα╣ëα╕çα╕▓α╕Öα╕¡α╕░α╣äα╕úα╣äα╕öα╣ëα╕Üα╣ëα╕▓α╕ç α╕ºα╕▒α╕Öα╕Öα╕╡α╣ëα╣Çα╕úα╕▓α╕êα╕░α╣Çα╕Ñα╕óα╕íα╕▓α╕Öα╕│α╣Çα╕¬α╕Öα╕¡α╕Üα╕ùα╕äα╕ºα╕▓α╕íα╕êα╕▓α╕üα╕òα╣êα╕▓α╕çα╕¢α╕úα╕░α╣Çα╕ùα╕¿α╕íα╕▓α╕¬α╕úα╕╕α╕¢ α╣âα╕½α╣ëα╣Çα╕₧α╕╖α╣êα╕¡α╕Ö α╣å α╣äα╕öα╣ëα╕úα╕╣α╣ëα╕êα╕▒α╕üα╕½α╕Öα╣ëα╕▓α╕ùα╕╡α╣êα╣üα╕Ñα╕░α╕¢α╕úα╕░α╣éα╕óα╕èα╕Öα╣îα╕éα╕¡α╕ç ARM α╕üα╕▒α╕Ö α╕äα╕ºα╕▓α╕íα╣Çα╕¢α╣çα╕Öα╕íα╕▓α╕éα╕¡α╕ç ARM ARM α╕ûα╕╣α╕üα╕₧α╕▒α╕Æα╕Öα╕▓α╕äα╕úα╕▒α╣ëα╕çα╣üα╕úα╕üα╣éα╕öα╕óα╕Üα╕úα╕┤α╕⌐α╕▒α╕ù Acorn Computer Limited α╣âα╕Öα╕¢α╕╡ 1983~1985 α╣Çα╕¢α╣çα╕Öα╣éα╕¢α╕úα╣Çα╕ïα╕¬α╣Çα╕ïα╕¡α╕úα╣î RISC α╕òα╕▒α╕ºα╣üα╕úα╕üα╕ùα╕╡α╣êα╕ûα╕╣α╕üα╕Öα╕│α╕íα╕▓α╕₧α╕▒α╕Æα╕Öα╕▓α╣âα╕Öα╣Çα╕èα╕┤α╕çα╕₧α╕▓α╕ôα╕┤α╕èα╕óα╣î α╕òα╣êα╕¡α╕íα╕▓α╣âα╕Öα╕¢α╕╡ 1990 α╣äα╕öα╣ëα╣üα╕óα╕üα╕¡α╕¡α╕üα╕íα╕▓α╣Çα╕¢α╣çα╕Öα╕Üα╕úα╕┤α╕⌐α╕▒α╕ù Advanced RISC Machines Limited α╣éα╕öα╕óα╕íα╕╡α╣Çα╕¢α╣ëα╕▓α╕½α╕íα╕▓α╕óα╣Çα╕₧α╕╖α╣êα╕¡α╕éα╕óα╕▓α╕óα╕üα╕▓α╕úα╣âα╕èα╣ëα╕çα╕▓α╕Öα╣Çα╕ùα╕äα╣éα╕Öα╣éα╕Ñα╕óα╕╡ ARM α╣éα╕öα╕óα╣Çα╕ëα╕₧α╕▓α╕░ α╣üα╕Ñα╕░α╣âα╕Öα╣Çα╕ºα╕Ñα╕▓α╕Öα╕▒α╣ëα╕Öα╣Çα╕¡α╕ç ARM6 α╕ïα╕╢α╣êα╕çα╣Çα╕¢α╣çα╕Ö α╕£α╕Ñα╕┤α╕òα╕áα╕▒α╕ôα╕æα╣î ARM α╕òα╕▒α╕ºα╣üα╕úα╕üα╕üα╣çα╣äα╕öα╣ëα╕ûα╕╖α╕¡α╕üα╕│α╣Çα╕Öα╕┤α╕öα╕éα╕╢α╣ëα╕Öα╕íα╕▓ α╕ùα╕▓α╕çα╕£α╕╣α╣ëα╕₧α╕▒α╕Æα╕Öα╕▓α╣äα╕öα╣ëα╕òα╕▒α╣ëα╕çα╕èα╕╖α╣êα╕¡α╣éα╕¢α╕úα╣Çα╕ïα╕¬α╣Çα╕ïα╕¡α╕úα╣îα╕òα╕▒α╕ºα╕Öα╕╡α╣ëα╕ºα╣êα╕▓ Advanced RISC … Read more