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Ultra96のPMOD拡張ボード計画(高速、低速コネクタをPMODへ変換)の部品調査結果の覚書

Ultra96 のPMOD 拡張ボードを作ってきたが、Ultra96V2 の回路図を見た結果、Ultra96V2 では動作しないことが判明した。
理由は、低速コネクタ用のPMOD 拡張ボードの電源に使用しているVSYS_IN に逆向きにショットキーバリアダイオード (D18) が挿入されたからだ。Ultra96 への電源供給用だったんだ。。。知らなかった。(やまさん、ありがとうございました)
この低速コネクタ用のPMOD 拡張ボードの電源をVSYS_IN からVCC5V0 へ変更すれば良いので、改版はすぐにできそうだ。

それとは別に高速コネクタと低速コネクタの両方から出力を取れば、PMOD コネクタが 6 個実装できそうだ。そこまでいるのか?という話はあるのだが。。。

まずは部品が無いと話しにならないので、調査してみた。その結果を覚書として書いておく。

Ultra96 Bill of Materials
http://zedboard.org/sites/default/files/documentations/Ultra96-V2%20Rev1%20BOM.pdf

Hispeedコネクタ 5177983-2
Mouser https://www.mouser.jp/ProductDetail/TE-Connectivity-AMP/5177983-2?qs=sGAEpiMZZMvffgRu4KC1R%252BoOfWa3zEpvT7rVDu6UlJk%3D
データシート https://www.te.com/commerce/DocumentDelivery/DDEController?Action=srchrtrv&DocNm=889092_0.8mm_FH_Conn&DocType=Catalog+Section&DocLang=English&PartCntxt=5177983-2

勘合する相手方コネクタ たぶんコネクタ勘合時の高さ 8mmの5179031-2
MIPI Adapter Mezzanineカードを入れると少し斜めになっている(低速コネクタより高速コネクタの高さが高い)。だが、そうでないとUSBコネクタの金属部分に基板が当たってしまうためだろう?
Mouser https://www.mouser.jp/ProductDetail/TE-Connectivity-AMP/5179031-2?qs=sGAEpiMZZMvffgRu4KC1R8rBJR2XJ4CGVDXQfomnbnc%3D
データシート https://www.te.com/commerce/DocumentDelivery/DDEController?Action=srchrtrv&DocNm=889092_0.8mm_FH_Conn&DocType=Catalog+Section&DocLang=English&PartCntxt=5177983-2

表面実装の低速コネクタ用ヘッダ
こうなると低速コネクタの方も少し長いピンの2mmヘッダはないのかな?できれば表面実装が良いな。低速コネクタ用ヘッダピンが長いとUSBコネクタの金属部分に基板が当たってしまうので、普通の長さが良いようだ。
TMM-120-01-LM-D-SM-P (Samtec)
https://www.mouser.jp/ProductDetail/Samtec/TMM-120-01-LM-D-SM-P?qs=sGAEpiMZZMs%252BGHln7q6pm8Vn94ktop%2FJM577iIjtGL%252B6bANV4Akyww%3D%3D
データシート https://www.mouser.jp/datasheet/2/527/tmm_sm-1357013.pdf

PMOD用ライトアングルヘッダ
M20-7920642R (Harwin)
https://www.mouser.jp/ProductDetail/Harwin/M20-7920642R?qs=sGAEpiMZZMs%252BGHln7q6pmzdTeEJXjwtLAJ%2FK3SQUoAleMdnpnFbhTQ%3D%3D
データシート https://www.mouser.jp/datasheet/2/181/M20-792R-1273521.pdf
パッドが1列に並んでいるので、はんだ付けはやりにくそうだ

電源SW、リセットスイッチは表面実装が良さそう。
秋月電子 表面実装用タクトスイッチ 黒色 (2個入)
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-09361/

プルアップ抵抗
現在は、1ポートずつ 1608 の 1 kΩを付けいているが、集合抵抗でも良いかも知れない。
秋月電子のチップネットワーク抵抗器 CND2A10Y 1kΩ (5個入)だと8個抵抗が入っているので、良いのだが、他の抵抗値が無い。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-10717/
データシート
http://akizukidenshi.com/download/ds/koa/cnd.pdf

Mouser で検索したところ CND2A10Y は廃番になるとのこと、1kΩ以外が無いのはそういうことか?
Mouser での代替え品は742C163102JP かな?これは抵抗が独立の 8 個だった。
https://www.mouser.jp/ProductDetail/CTS-Electronic-Components/742C163102JP?qs=hbgUSdfWRJWiYz9Zfe71Cw%3D%3D
データシート
https://www.mouser.jp/datasheet/2/96/74x-1133528.pdf

3.3 kΩ
https://www.mouser.jp/ProductDetail/CTS-Electronic-Components/742C163332JP?qs=%2Fha2pyFaduiDN1ozaQl2IUq1XHIQURxX7BUxqJhagJDqjukxMDMyhg%3D%3D
680 Ω
https://www.mouser.jp/ProductDetail/KOA-Speer/CND2A10YTTE102J?qs=%2Fha2pyFadugGRL52AthcK1KSS8mycW%2FfSG%252BcnDhvn3JqWGmoNsTtVw%3D%3D

シリーズパス・レギュレータ
低飽和型レギュレーター 3.3V500mA NJM2884U1-33(5個入)にしようかな?(5V から 3.3V へ電圧変換)
電力損失は(5−3.3)×0.5=0.85Wだけど、放熱大丈夫かな?
なるべくGNDに接続する部分に銅箔を増やそう。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-10673/
最低680Ωとすると、1つのPMODが8ピンで6個だから、8x6=48ピン。
1ピン当たり、3.3/680=4.85mAで48ピンだから 233mAか。。。
1kΩで158mAなので、NJM2884U1-33で大丈夫みたい。
なお、CONTRL端子はVin直結で消費電流を気にしなければ問題ないようだ。
0.85Wも食わせる可能性があると問題だというご指摘をいただいた。下のムラタのDCDCを検討する。

三端子レギュレーター 3.3V1A NJM2391DL1-33 (4個入)
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02252/
データシート http://akizukidenshi.com/download/ds/njr/NJM2391.pdf
これでも良いのではないか?と思う。特にPMOD 2 個の従来型は。
76.2x114.3x1.6mm(EIA/JEDEC規格サイズ、2層、FR-4、)基板実装、且つ銅箔面積100mm2で 950mW だそうなので、基板面積は多少少なくなるが、プルアップ抵抗 680Ω以上という仕様にして 769mW と結構ギリギリかな?
とにかく従来型はこれで行こうと思う。

ムラタ表面実装DC-DCコンバーター
ムラタ表面実装DC-DCコンバーター OKL-T/3-W5N-C
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-06206/
入力電圧:DC2.4V~5.5V、出力電圧:0.6V~3.63V(可変)、出力電流:最大3A
可変電圧DCDCで抵抗を3本くらい合成抵抗として使用する必要がある。
390+39+15 = 444 Ωで 3.3V だそうだ。
データシート http://akizukidenshi.com/download/ds/murata/OKL_T3_W5.pdf
https://power.murata.com/pub/data/power/okl-t3-w5.pdf
抵抗はあるだろうか?しかも精度 1 % は欲しい。
超小型 金属皮膜抵抗1W390Ω(100本入) http://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-08826/
超小型 金属皮膜抵抗1W39Ω(100本入) http://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-08812/
超小型 金属皮膜抵抗1W15Ω(100本入) http://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-08806/
一応あったが、アキシャル抵抗なので、実装面積が増える。。。
ネガティブロジックなので、ON/OFF端子(1pin)をGNDへ接続した時に電源ONする。
シーケンス機能は無し。
パッドが特殊なので、KiCadで作れるかな?

Ultra96 Ver2外形図
http://zedboard.org/sites/default/files/documentations/Ultra96-V2%20Rev1%20Mechanical%20Drawing.PDF
  1. 2019年05月01日 05:41 |
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