USB-FPGAの半田付け終了

何とか今日中に終わった。夜8時に始めて今が11時半だから合計3時間30分。
途中半田付けと無関係なレポートを書いて･･･だったので実質は2時間～2時間半か。悪くないペースではあるんだけど、相変わらず試作と言うことで丁寧に半田付けしていたから、私にしてはむしろ上出来な時間か？

最初にちゃんと曲がらないようにSpartan6を取り付けて半田付けした。
このあとで怖いのが電源がきちんと電圧を作ってくれないことなんだけど、どうしてｋのチップはこんな仕様なんだろうか？それともスイッチング電源ってみんなこうなの？

なんか、出力側を一本半田付けし忘れたり(あるいは半田付け不良)、コイルの接続がきちんと出来ていないと、電圧が適正電圧にならずに入力電圧がそのまま出力される。
今はUSBの5Vをそのまま使ってるので、ICに5Vがかかることになり、CY7C68013Aも定格を大きく超えるけど、FPGAはもともと1.2Vなので5Vなんて掛けたら即死してしまうだろう。

今回は電源効率最優先でスイッチング電源を使ったけど、余裕があるときは使わないようにするか。

スイッチング電源を取り付けたあとで電圧を確認してからCY7C68013Aやコンデンサ類を取り付け、FPGAのDONE出力以外はすべて接続完了。DONEには後でLEDを付けないといけない。
そうだ、一カ所プルアップ抵抗を基板上で配線ミスしているのでジャンパを飛ばす必要がある。ただ、これはFOGAのコンフィグレーション用メモリだし直さなくても壊れたりはしないので当面問題は無い。

最後にコネクタ類を付けたけど、気が抜けていたので半田付けをミスった。今まで0.5mmピッチとかを相手にしていたのにいきなり2.54mmピッチになって逆に難しく感じた。半田追加時に芋半田を2カ所もやらかすなんて･･･スルーホールだから中でつながってるはずなので良いんだけど、でも表に芋半田が見えてるのは具合が良くない。

なんにしても取りあえず一通り半田付けした。
明日からは早速プログラミング･･･と思ったけど、いきなり出張なんですよね。明後日は一日会議だし、明明後日は一日呼び出し食らってるし、その次はポンプの世話をしないといけない。それも2台。
そうだ、実験室の水漏れ対策もしないと･･･いつプログラミングに入れと言うんだろう。

結局今週もぼやきで終わりました。土日にわざわざ30時間もサービス出勤したのに結局トラブル対処で半分つぶされた。予期せず正規の業務をやらされたんだ休日出勤扱いには成らないというこの理不尽さ。
自分のやりたい仕事だからサービス出勤したのに。どこかで無理言って振休もらうか？

さすがに体が持たない。本当は16時間だけ仕事して後は休養の予定だったんだが･･･。
そうか、出張に4時間ほど早く出発して温泉でも入るか。このくらいは文句言わせないぞ、と。

半田付け失敗

うーん、やっぱり集中力が落ちているときに何かをしてはいけません。

ボードに部品を次々と半田付けしていった。
セオリーなのでまずは電源。ちゃんとUSBコネクタをくっつけて1.2Vと3.3Vが発生することを確認。

次にたくさんあるコンデンサ類。今回は試作なので特に丁寧に取り付けた。こんなつまらないところでエラーは出して欲しくない。

それからメモリチップ。すでに基板に配線ミスがあることはわかってるんだけど、そのまま付けた。間違いはプルアップ抵抗なので燃えたり壊れたりはしない。

それからCY7C68013A。これはピン間隔がかなり広いので問題無く取り付けた･･･筈だったんだけど、実は問題があって、チップがちょっと傾いていた。それを修正して取り付けた。

この時点で集中力が切れていることに気づけば良かった。

Spartan6のパターンに半田メッキを施していたところ、VCCAUXラインのパターンをを剥がしてしまった。これは大変なミスだけど、VCCAUXは他にもあるし、元々使わない予定だから何とか成るだろう、と思って作業を続けた。

Spartan-6を取り付ける段階で、CY7C68013Aの時と同じミスをした。ちゃんと取り付けて科婦トンテープで留めたつもりがずれていた。
最初のいっぺんの半田付けを終えた段階では半田付けに問題無いように見えた。
次に反対の辺をやろうとすると･･･パターンとピンがずれている。ご丁寧に0.15mmずれていていたんだけど、それに気づかず半田付けした。したらBANK0がきれいに1列つながってしまった。これはどうにもならない大きなミスだ。

0.5mmピッチなんて楽勝、という慢心があった。事実、曲がってない部分はしっかり取り付けられた。このほんのわずかの曲がりさえなければ･･･。

今更修正も出来ないから、練習と思い残り2辺を半田付けした上で、泣く泣くカSpartan6をッターで切り取って半田を取り除いた。取り除かないと1.2V系と3.3V系がショートしちゃってさらなる大事故に。
もう一度取り付けようにも、盛大にパターンが剥がれている。無理矢理取ったから仕方ない。

徹夜して丁寧に半田付けしたのに･･･最後に気を抜いたらこんなことに。残念で仕方ないけど、USBに接続してみたらドライバを要求してきたのでCY7C68013Aはしっかり動いていると思われる。

残念でならない･･･次回は電源を確認したら、次はSpartan-6から取り付けよう。

USBコネクタその後

Eagleのライブラリは穴の位置が違って表示通りの型番のはずなのにUSBコネクタの出っ張りガあわなかったんだけど出っ張りを削って対処した。
対処したはずなんだけど、どうもピンが基板から浮いていて半田付けに大量の半田が必要だった。

ちょっと前にebayでUSBコネクタ50個を$3位で買っていたんだけど、もうそんなことを忘れてしまっていた。それが今日届いた。
早速基板居合わせてみるとぴったり。穴の位置もあってるし、ピンも基板にくっついている。これは半田付けしやすそうだ。

50個あるので当分は・・・1年は持つだろうからこのままで行こう。
いや、安いしもう一回発注しとくか？・・・早速注文しようとしたら売り切れてた。残念。

職場で雨が降ると

職場で雨が降った。もちろん室内に。

そういえば前の職場も時々局所的に激しい雨が降ったなぁ。降水量は1時間に1000mmは超えていただろう。ごく局所的で5cmも離れれば降ってこないのだけど。
直前に配属された外人留学生さんが、自分の机の上が水浸しで困っていたので「この部屋では時々雨が降るんだよ」と英語で説明したら笑ってた。おおらかな人で良かった。

ただ、今回は笑っていられない。すぐ上の実験室を確認して原因を探したら･･･常時運転の水冷装置が水量エラーを起こして止まってた。
たぶん原因はこれだろうけど、でも漏れた形跡が床にない。床下を見たけどここにも形跡がない。どうやって下の階まで漏れたんだ？

なんにしても、実験室責任者としては週明けに徹底調査しないといけませんが、私は出張で居ないので後は実験室副責任者に任せよう。

と言うか、彼は元々実験室管理者として採用された筈なんだけど、蓋を開けたらなぜか私が管理者に。
彼の性格からすればさもありなん、という感じだけど･･･研究者としては一流なんですが、すべてが研究に向かってる人なので些事にとらわれないというか・・・管理者は手続きは守らないといけません、と言ったところかと。

ただ、正直私も放任主義なので責任者に向いているとは思えない。他に人がいないから仕方なく、と言うことだったのかな？

もうめんどくさい

コンデンサのサイズで0603とか書いているけど、私は発注をdigikeyにしている関係でインチが基本。
一方で、0603と言う名前で0.6×0.3mmのコンデンサもある。日本語のサイトではむしろdigikeyと同じ表記のほうが少ない。

でも、私が見ていたDigilentとかの図面では0603と言ったらインチのほうが基本で1.6mm×0.8mmなんだけど。
海外と国内の違いか。
面倒くさいこと限りないけど、私は一生digikeyのほうでいこう。

なので0.6×0.3mmなんて半田付けすることはない。
間違えて一種類0201のコンデンサを買ってしまったんだけど、さすがにこれは難しい。まったくできない、とは思わないけども100%できるとも思えない。多分歩留まりは80%位になるだろうけど歩留まりが100%にできないのなら意味がない。

0402ならきっと100%にできるだろう・・・目が付いていけないけど、顕微鏡買うか。最近目は小康状態だけど、悪くなることはあっても二度と直ることはないのだからやめておこう。
0603ならとりあえず手元がよく見えなくても楽に付けられるんだしそれで困ることもあるまい。

基板に半田付け

半田付けしようとしたら、USBコネクタがどうやってもくっつかない。
おかしいなぁ、と確認すると、USBコネクタの下側にあるプラスチックの出っ張りが基板の穴とあってない。

Eagleのライブラリをそのまま使って、同じ型番のUSBコネクタを買ったのに。次回からはライブラリを自分で登録しよう。
とりあえずカッターで削って対応した。

それはいいのだけど、0603チップ、不用意に半田付けしようとすると表面張力なのか基板上に立つ。仕方ないのでピンセットで押さえながら半田付けしたら曲がった。
そうこうしているうちにすぐ慣れて、ピンセットなんか使わなくともまっすぐつくようになった。
ただ、サイズ的にはもう一回り小さくても半田付けは大丈夫な感じがする。

0805に至っては、逆に大きく感じるレベル。ここまで大きいと半田付けも楽だ。
と言っても、このサイズのコンデンサは仕様書に指定がない限り使わないのだけど。

抵抗はすべて0603でそろえているけど、コンデンサより高さが無い分こっちの方が付けやすく感じる。

難易しても続きは明日にして今日はもうかえって飲もう。

設計上の単純ミス･･･

まだ朝の5時だけど、基板を組み立てようと部品を一通り並べていて抵抗値を記入していないことに気づいた。

回路とにらめっこして抵抗値を決めていっていたら･･･なんと、プルアップ抵抗を1カ所接続すべきラインを間違えて接続している。
場所はコンフィグレーション用メモリのCS。これだとメモリが選択されないのでたぶん書き込みできないはず。

まさかこんなわかりやすいミスがあるなんて･･･もう作ってしまったので今回は仕方がないからジャンパ線を飛ばして対処しよう。単純なプルアップで良かった。メモリはＳＯＩＣでピンが1.27mmピッチと笑ってしまうほど広いので問題ない。
昔･･･といっても中学生くらいか？の頃はこの程度の間隔でも難しく感じた物だけど、今となっては0.5mmピッチでも何ら障害に感じない。これは成長したからなのか、無謀になっただけなのか･･･。

部品を一通り箱から出してみると･･･わかっていたことだけど、重複した部品が多数。逆に0805の15uFなんて持ってないし。GWで発注が遅れていた部品に混ざっていたので届くのは相当先になりそう。ここは10uFで代用しよう。今回の用途なら全く問題無いはず。

それにしても半田付け作業をやる気は完全に失った。これから勤務時間まで不貞寝しよう。

AGNDとDGNDの接続部分への追加回路

シミュレーションしてみると一箇所でも直結するとAGNDにDGNDのノイズがそのまま載ってしまう。
当たり前だけど。

で、LCフィルタが効果的に働きそうなのでGND間を接続するためのLCフィルタを作ること。
100uHと200uFのコンデンサのLCを2個直列で何とかなるはず。

ただ、最近基板を頼みすぎている気がする。すでに3枚発注しているので、そろそろ「まとめて注文したら？｣とか言われそうな気がする。無効は商売だから言われないだろうけど、自分でも何とかすべきと思う。

今回はFusion PCBに頼んでみるか？
次回同じ電源基板を頼むときはGND間を接続するピンヘッダを用意しておこう。
今回は・・・ドーターボードで対応しようか？それとも作り直すか？試験なんだしドーターボードで対応しよう。幸い接続用抵抗コネクタがあるから何とかなるだろう。次回は同一基板に乗せる、と言うことで。

メモ

パスポートを取ること
携帯電話の解約

実験用電源基板を設計した

実験用電源基板を設計してみた。今日1日でやっつけ仕事で書いたのでひどいできだけど、全く動作しないと言うことはないだろう。ただし、火事になる可能性は否定できないのでしばらくはちゃんと見ながら使わないといけない。

設計時はかなり高密度で部品を置いたつもりだったけど、ベタグランドにしてみるとすかすかでしたね。
ちゃんと無効化するためのスイッチと電圧ごとに時間差を付けて立ち上げる回路を取り付けてある。
LTSpiceでシミュレートすると全部の電源を一気にONすると出力電圧におかしな振る舞いが見られたから対策しておいた。

高価なスイッチングレギュレータを4個、LDOを10個も使っているのでコストが高すぎる。たぶん1個4000円するはず。
他人にあげるには価格面でも問題だけど、自分で自己責任で使う分には問題ない。高いけど。

それと高いのにろくなノイズ対策がない。ポストレギュレータにリニアレギュレータをかましてるのでスイッチング電源直結よりはましなんじゃないか、とは思うけどグランドを回り込んでくるノイズに対しては一切対策してない。LCフィルタを介して接続した方が良いんだろうなぁ。今からでもそうするか。

･･･と検索してわかった。TIのADCではグランドをスター型にしてどこか1点のみで接続すること、とあったと思う。
AD社の場合、AGNDとDGNDは唯一ADCを介した1点のみで接続するように書いてあったと思う。記憶モードだけど、1週間ずーっと仕事もせずにこればかり呼んでいた時期の記憶なのでたぶん間違ってないと思う。

今日AGNDとDGNDの接続について調べていたらこんな記事が。
http://www.analog.com/static/imported-files/jp/rarely_asked_questions/RAQ_issue9_J.pdf
右側の人の顔は見覚えがある･･･もちろん全く知らない人だけど、AD社のドキュメントでよく見る顔だ･･･と思ったらこれもAD社のドキュメントだった。
中を読んでいくと･･･ADCのAGNDとDGNDは別々のグランドにするんじゃなくて接続しろ、と書いてある。
いや、おたくの会社のドキュメントを読んでAD7760あたりのリファレンスデザインを見て設計していたんだけど、それが間違いなのか？それとも私のミスリードか？

いままでいろいろ苦労したけど、結局直接接続する方が総合的にお得という理解で良いのか？
しかし、気になるのは注釈の[2]。このルールには唯一の例外があります･･･って、その例外を教えてください。と思ってもどこに書いてあるんだろう？

よく読むとこれはADCに限った話に読める。何でもかんでもAGNDとDGNDを一緒にしろと言っているわけではなく、スター接続で電源付近で結線しろと書いてあるみたい。
今回の設計はそうなってるからこのままにしておくか。

気になるのでもうちょっと調べた。私の今回の設計では一カ所でAGNDとDGNDが接続されている。今回設計したのは電源基板だからこれで良いだろうけど、CQ出版の本にはコンデンサの根本で直結しろ、とある。コンデンサは付けたけど、根本じゃないなぁ･･･DGND側に大きなコンデンサがある。これは接続部分にもう一個コンデンサを追加するか？

ADC部分を作る前にもうちょっとアナログ回路について勉強せねばいかん。