你的麵包板長什麼樣子?

作者 : Bill Schweber,EE Times/EDN/Planet Analog資深技術編輯

「麵包板」(Breadboard)是工程師們隨興設計的標準用語之一,它既是名詞又可以是動詞。過去設計電路用的麵包板就只是一塊木制砧板,而今更多的是免焊的麵包板...

前幾天,我和一位非技術領域的朋友聊天,提到了一些關於麵包板測試電路設計的事情。朋友看著我問道:「那是什麼?」隨後他就歸納出:「麵包板」(Breadboard)是工程師們隨興設計的標準用語之一,它既是名詞又可以是動詞,例如‘The breadboard worked’(這個麵包板很有用),或是‘I’m going to breadboard my circuit later’(我稍後要在麵包板上設計電路)。

相較於許多片語的實際推演來源並不清楚,甚至籠罩在神秘之中或者受到不同可能性和迷思的影響;「麵包板」一詞,我們確切地知道它的起源。當然,今日所說的麵包板絕對不只是一塊「麵包板」了。

過去,設計電路用的麵包板就只是:一塊木制砧板,由釘子作為接線柱。電線和元件連接到這些釘子上,這就是電路,完整公開絕無秘密可言。這種類型的麵包板甚至用於真空管專案(注意高電壓!)和一些從直流(DC)到較低射頻(RF)範圍的離散式電晶體專案。

有時候,其上的釘子改為採用夾子來取代,例如Fahnestock夾子,但我覺得這些並不可靠。事實上,我就是因為學習將電線焊接到這些夾子,才培養自己早期焊接的技能,並因而超越其所提供的夾入/夾出功能,甚至大幅提高其可靠性。

原型的另一個麵包板替代方案是繞線;我曾經為其組妹網站‘The Connecting Edge’寫了一篇專欄文章,其中提到一些有孔的PCB材料,有的鍍銅有的並未鍍銅。

然後是DIP (雙列直插式封裝) IC,這可說是從真正意義上改變了麵包板。雖然DIP肯定與木板和釘子不相容,但為這些封裝開發了各種無焊麵包板,而且其運行良好,例如Global Specialities品牌。

A classic solderless breadboard using DIP ICs and discrete components. (Source: Cornell University)

採用DIP IC和離散元件的經典無焊麵包板。(圖片來源:Cornell University)

但是,DIP和離散式元件現在只是電路材料成本清單(BoM)中的一小部份,還有表面貼裝IC電路和被動元件(如電容、電感、電阻等),在IC的封裝下還有著數十個或數百個觸點。當然,您可以購買一些配接器或者支架,這樣就可以看到或接觸到這些觸點。例如Schmartboard,但這對於佈局和訊號完整性有著重大影響。

現實情況是,對於當今的許多電路,唯一可行的麵包板是實際的PCB。時脈速率如此之高,頻寬如此之寬,並且有如此多的訊號可以路由到各處,這只有真正的PCB才能做到這一點。

有一段時間,許多業餘愛好者都使用光阻膠筆(透過旋塗的方式進行塗佈)、酸蝕刻浴等製作自己的PCB。但是,當今的電路密度使得這種自己動手做(DIY)的PCB成為真正的挑戰——而且很難透過精確佈局置來鑽任何需要的孔。

當然,電路板不一定是標準的銅蝕刻類型。您還可以使用LKPF Laser & Electronics的機器,然後用銑削製程製作自己的PCB。如果你還沒機會親眼目睹其實際應用,我可以說他們的成果令人驚訝,其所實現的密度、精度和製造速度都會讓你印象深刻。

我在想,如果你正在進行像是LED照明這一類的專案,主要採用電源訊號和路由等,那麼原始的麵包板仍然有一席之地。除此之外,就會很艱難了。許多無法去證明的假設之一是,有志氣的電子工程師(初中及以上)並不參與電路設計(無論是類比電路還是數位電路)的主要原因在於——採用當今的元件建構電路非常困難:你必須找到一種方法來使用微小的表面貼裝元件,要不然就得嘗試找到DIP和非SMT版本,那麼我只能祝你幸運。(等到完成後,無論如何,您都無法輕鬆地探測或更換零件。)

許多年以前,我曾經在Linear Technology Corp. (已由ADI收購)的實驗室遇到已故的Jim Williams,他感嘆用這些超小封裝進行麵包板測試的挑戰。Jim Williams後來給拿出他最新的「麵包板」給我看。它像是在半空中的電路,就像一張蜘蛛網一樣,元件就像是像受困蒼蠅一樣散落在這些電路中。他說,這使他能夠檢查出電路的基本概念,然後用實體分離以便將對電路的串擾降至最低。

但Jim Williams也坦承,當簡化到PCB的佈局時,事情可能會朝著兩個方向發展。因為有著更好的接地層和更短的走線,它可能比裸露電路運作得更好;或者,由於訊號接近、串擾和雜訊,也可能運作得更差。他說,儘管他經驗豐富而且預感還不錯,但即使他自己也不知道結果如何。

你呢?你的麵包板長什麼樣子?你如何用麵包板板測試電路設計?如果可以的話,歡迎大家把自己的圖片發到評論區一起討論。

編譯:Bowen Tan

(參考原文:What’s Your Breadboard Look Like?by Bill Schweber)

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