ブレッドボードの問題を診断するにはどうすればよいですか？

私はEE教授であり、私のデジタルラボでは、今週、学生たちがブレッドボードに関する問題を抱えていました（この質問にある程度沿っています）。ボード上の別の領域に移動したときにコンポーネントが機能しているように見えたので、トラブルシューティングを手伝ったので、学生のエラーのケースではないと思います。

ブレッドボードを悩ます可能性のある問題は何ですか？また、どのように診断できますか？プラットフォームから各ボードのネジを外し、端子台をチェックアウトするのと同じくらい簡単ですか？ストリップを取り外す必要がありますか？ピンごとのチェックに使用できるツールはありますか？

ブレッドボードの適切な使用

あなたが話していると思われる5つの.1インチソケットの列を備えたプラグインスタイルのブレッドボードは非常に便利ですが、悪用される可能性もあります。このようなブレッドボードの使用方法と手入れ方法を知っていることは、数分間調べるだけの価値がある十分なEEスキルです。

ブレッドボードを乱用しないための主なことは、大きすぎるリードを差し込まないことです。これにより、意図したとおりに横方向に跳ね返るのではなく、接点が詰まる可能性があります。また、大きすぎるリードは、通常、穴を拡大することにより、接点の上のプラスチックをわずかに破壊する必要があります。これにより、適切なサイズのリード線が少し横向きになり、これらのリード線でもスプリングクリップの1つをクランチできます。

リードをまっすぐ押し込むように注意してください。繰り返しますが、意図しない方法でスプリングの1つを押すのを防ぎます。

残念ながら、学生は学生であり、ブレッドボードには長期的な関心がありません。プロジェクトを完了するだけで済みます。ブレッドボードが完成した後にがらくたをするかどうかは、他の誰かの問題です。

教科書としてのブレッドボード

解決策は、本のようなブレッドボードを検討することです。すべてのEEには、実験用のブレッドボードが1つまたは2つ必要です。それを適切に使用する方法、それを世話する方法、およびブレッドボードによる特別な回路の問題を知ることは、専門のEEにとって知っておくと便利です。各生徒は自分のブレッドボードを購入する必要があります。そうすれば、彼らは彼らを虐待しないように動機付けられます。もしそうなら、上司や同僚がバカだと思う前にレッスンを学びます。

すべてのブレッドボードが等しくなるわけではありません。特に疑わしい遺産の極東から来ている場合は、価格だけで購入しないでください。良い情報源を見つけたら、生徒が適切な価格で入手できるように大量購入を手配できる場合があります。

回路の問題

多くの人々は、ブレッドボード上にあるという事実がブレッドボード上にあるという事実を直ちに非難します。このサイトで「ブレッドボード」を検索すると、多数のホリエコメントが表示されます。これらは大部分が間違っています。

ブレッドボードは、基本的な回路を試したりチェックしたりするのに非常に役立ちます。これらはまさに、EEの学生がすべきことです。ただし、いくつかの問題があります。

1. グランドプレーンはありません。時にはそれは重要ではありません。1本のワイヤでプレートをブレッドボードに接続できるように、バインディングポストを使用してブレッドボードを金属プレートに取り付けると役立ちます。または、水平バスストリップの1つを選択して、プレートを恒久的に固定することもできます。その場合は、慎重にラベルを付ける必要があります。

   別の可能性は、作業領域の下に接地面を置くことです。ブレッドボードの接地ネットに結び付けられたアルミホイルを下に持つ段ボールの作業と同じくらい簡単です。

   一部のブレッドボード、特に安価なブレッドボードでは、バネクリップの底部が下に露出していることに注意してください。彼らは座っているどんな導電性のものにも短絡します。そのようなブレッドボードの底のむき出しの接点に常に絶縁テープを貼るように生徒に伝えます。

2. 接点にはそれぞれ抵抗があります。ほとんどの場合、これは重要ではありません。ブレッドボードの接点は、信号と小電力（ロジックチップに電力を供給するなど）専用であると考えてください。モーターの電源をブレッドボードに通すようなことはしないでください。接点が過熱し、酸化や長期的な問題を引き起こす可能性があります。

3. 隣接する列の間にいくらかの容量があります。この問題は大部分が誇張されすぎていますが、特に敏感なアナログ回路では問題になる可能性があります。

4. 高周波用ではありません。これは、グランドプレーンがなく、通常よりも大きな寄生容量があるためです。しかし、人々はこれを簡単に忘れすぎているようです。

   また、これはデジタルよりもアナログ信号にとって重要です。マイクロコントローラへの8 MHzの水晶は問題になりそうにありませんが、1 MHzの無線受信機でさえブレッドボード上で異なる動作をします。

5. これらは、スルーホールコンポーネントおよびDIPパッケージのIC専用です。どちらも恐竜の道を進んでいます。それでも、ブレッドボードの有用性、特に学習には、この問題に対処する価値があります。学習ビジネスに携わっているので、1/4 Wのスルーホール抵抗器やその他の部品を在庫してください。スルーホールバージョンでも多くのコンデンサを入手できます。

   また、一般的な表面実装パッケージを使用し、ブレッドボードに差し込むためのピンのラインにそれらを持ち出す趣味の場所から利用可能なキャリアボードもあります。これらをラボで使用できるようにすることは理にかなっています。SOT-23-3、SOT-23-6、およびSOIC-14パッケージには必ず必要です。

トラブルシューティング

ブレッドボード回路をデバッグするために私が通常行うことは、各スコーププローブで24ゲージの一本鎖ワイヤをクリップすることです。プローブの接地クリップは、ブレッドボードから3/4インチほど剥がされた短いワイヤに接続されます。これにより、2つのスコーププローブのアースクリップを取り付けることができます。

24ゲージワイヤのもう一方の端を、ブレッドボード上の信号を見たいパッドに差し込むだけです。

スコーププローブからクリップを取り外し、プローブの鋭い端をブレッドボードの穴に直接差し込んで怠けないでください。まず、これらの先のとがった部品は通常、ブレッドボードには少し厚すぎます。しかし、本当の理由は、遅かれ早かれ、ブレッドボードから突き出ているプローブを誤って手でスワイプすることです。それにより、プローブの先端の尖った端が外れたり、ブレッドボードのピンが破損したり、あるいはその両方が発生します。

概要

ブレッドボードは、プロの環境でも便利です。これらは、生徒が所有し、適切なケアを学び、適切な状況が発生したときに使用することを学ぶべきツールです。また、回路について学習し、本からは得られない回路について非常に重要な直感を得るのにも最適です。

あなたの学生は確かに電子工学の背後にある理論と数学を理解する必要がありますが、それはEEであることの一部にすぎません。EE候補者にインタビューするとき、もちろん、彼らが理論を知っているのを見る必要があります。しかし、インタビューのほとんどでは、実験だけがあなたに与えることができる電子工学の直観を探しています。

優れたEEは、回路図を見て、押す電圧と流れる電流を確認します。電流を小数点以下4桁まで解くための方程式としてだけでなく、トランジスタ、オペアンプ、コンデンサ、または回路の「意味」によって大部分を認識します。実際のEEと、値を方程式にプラグインするだけの人との違いは、ビルディングブロックを「認識」し、これまでに見たことのない回路トポロジを思い付くことができる方法で電子機器について直感することです。回路が何をする必要があるかによって。これには、実験と、理論と実践の違いの確認、理論上見栄えの良い単純なアンプが実際に組み立てたときになぜ振動するのかなど、何時間もかかることが必要です。

おそらく、ブレッドボードを使用することが理にかなっている点まで回路を実験する必要があったので、おそらく10年かそこらですが、そのようなことは時々起こります。私は1980年からプロの電気技術者であり、以前よりブレッドボードを使用していました。これは、当時ほとんどの部品が0.1インチピッチのスルーホールであり、PCボードの製造コストとターンアラウンドが高く、回路がよりアナログだったためだと思います。

振り返ってみると、最後にブレッドボードを実際に使用したのは、非常に少ないスタンバイ電力で超音波信号を受信できる回路の開発でした。これは非常に低い電流でトランジスタを使用していたため、データシートには何が予想されるかについてほとんどガイダンスがありませんでした。40 kHzで約2000のゲインが必要でした。最終的には、静止電流が35 µAになりましたが、実験をしなくてはなりませんでした。これがブレッドボードに適した理由は、それがマルチMHz周波数を持たないアナログ回路だったからだと思います。

ピンごとのチェックに使用できるツールはありますか？

リサーチアシスタントは人件費が安いことを知っていますが、ブレッドボードの価格を考慮してください。これが必要な場合は、単に高品質のブレッドボードまたは新しいブレッドボードに投資することをお勧めします。

13歳の生徒としても、DIPコンポーネントと確実に接触できるほど正確に製造されていないことがわかったため、小額の収益から購入したブレッドボードをいくつか捨てました。あなたのボードは、おそらく以前よりもはるかに優れています-少なくともベースを持っているようです-しかし、教育施設で使用されているためにいくつかの大まかな使用の機会を見たことがあるかもしれません。

ブレッドボードを悩ます可能性のある問題は何ですか？また、どのように診断できますか？

想像力を使って！

• 機械的疲労による弱い接触
• 泥
• 浮遊容量、インダクタンス、抵抗などの影響
• コンポーネントはブレッドボード用ではなく、PCB製造用であるため、機械的接触が不十分なため、接続が不安定
• うまくいかないかもしれない他のたくさんのこと

特定のケースで何が問題なのかを伝えることは不可能です。EEの経験を使用して、それがあなたが取りたいルートである場合、物事を除外します。

現在、デジタルラボでは、高速処理を行うことを意味する場合としない場合があります。ブレッドボードは、すべての導電部の形状により、特に興味深いクロストークまたは減衰を生じやすいためです。

ブレッドボード上でも、プロトタイプを作成しました。しかし、私は過去に多くのイライラを感じていたので、今では基本的に私は信頼できるブレッドボードを1つ（モデルではなく、単一の標本）持っており、基本的には2.54で注文または自分で作ったPCBをプラグインするためにのみ使用しますmmピッチのピンヘッダー、およびボードに電力を供給するためのいくつかのジャンパーケーブル、および場合によっては電源のデカップリングキャップ。経験から、これらのいくつかの選択されたコンポーネントの接触に頼ることができます。

信頼性の低い接触、特に配線された抵抗器に噛まれたことがありますが、ある時点で、デザインの問題またはブレッドボード上の連絡先、ブレッドボード上でリモートでも複雑なことは何もしません。PCBで何かが行われた場合、はんだ付けの方法を知っている限り、エラーの原因として不良コンタクトを除外できます。そして、それはかなり安心です。

実際に自分のPCBを設計する方が、長方形のブレッドボード設計として、2つのバイアスダイオードと抵抗を備えた4トランジスタデバイスなどの複雑なデバイスを構築する方法を考え出すよりも高速です。そして、PCBを待っている間に十分な作業がキューに残っている場合、中国のどこかで安いものを注文できます。プライベートなものや小さなPCBの場合、3組のPCBは、高品質のブレッドボードのコストを、それを使用する学生の世代で割ったものよりも確実に安価です。

もちろん、回路図の設計とボードのレイアウト方法を学生に教えることは、あなたが進んでいる研究室の範囲外である可能性があることは間違いありません。それでも、学ぶことは興味深いことです。

言ったように、私はあなたがどんな種類のコンポーネントを使うのかわかりません。しかし、それらがディスクリートトランジスタ、DIPロジックゲート（7400ファミリのようなもの）、およびそれらに接続するための1つのDSP / FPGA /マイクロコントローラー/ PCインターフェイスボードのようなものであると仮定すると、おそらく中間点が興味深いでしょう：

TO-92トランジスタまたはDIP14 ICとピンヘッダーをストリップボードまたはパフォーマンスボードにはんだ付けするのは、実際にはそれほど難しくありません。信号周波数が許せば、学生は基本回路自体をはんだ付けし、外部の良質のジャンパー線を使用して（ジャンパー線の品質を開始しないでください）それらを接続する場合、回路をインタラクティブに実験することができます。

デジタル回路の場合、このツールは次のことに役立ちます。

この利点は、メーターの電源電圧の1/2を読み取った場合、問題はピンの断線であることです。デバイスのすべてのピンを調べて、回路図の期待値と照合してください。速くなります。これと同じ手法が通常の回路基板で機能し、スルーホール部品とSMT部品の両方で予期しない開回路とレベルを見つけます。このトリックは、まだ多くのテスト機器があるラボで使用されています。体系的なアプローチを教えるのは良いことです。

1980年代の別の時代のツールは、静的ロジックアナライザーを作成するためのLEDを内蔵したDIPクリップです。LEDのないDIPクリップは、プローブを取り付ける場所として最適です。

何のために使用していますか？

クラス間で一般化された問題である場合、コネクタの問題である可能性は低いです（すべてのブレッドボードが本当に古い場合を除く）。

私が考えることができる2つめの理由は、周波数が高すぎることです。ブレッドボードに推奨される最大周波数を確認しますが、通常は高すぎません。

それが役に立てば幸い。