Conoscere le basette sperimentali e le schede di prototipazione per semplificare l'avvio dei progetti

Un tempo, prima della disponibilità di massa di computer e software di simulazione dei circuiti, i progettisti elettronici passavano dall'abbozzo alla basetta sperimentale per valutare le prestazioni di un circuito. Ancora oggi, nonostante la simulazione Spice e le sue varianti, per alcuni circuiti è necessaria la prototipazione. Ad esempio, Spice non potrà mai dirvi come suona un circuito audio, quindi sarà necessario costruire un circuito sperimentale su una di queste basette.

In gioventù, la parola basetta sperimentale indicava letteralmente una tavola, se non addirittura un tagliere da cucina (Figura 1).

Figura 1: Un esempio di "basetta sperimentale", ovvero di prototipazione, del passato. I componenti sono avvitati a una tavola di legno e i chiodi servono come punti di collegamento. (Immagine per gentile concessione di Bud Industries).

Per fortuna, oggi per i circuiti stampati possiamo fare a meno del tagliere da cucina e utilizzare basette sperimentali senza saldature o schede di prototipazione. Un buon esempio di striscia di terminali per basetta sperimentale senza saldature è BB-32621 di Bud Industries che misura 81 x 53 mm (Figura 2).

Figura 2: Il modello BB-32621 è un esempio di piccola striscia di terminali per basetta sperimentale senza saldature. (Immagine per gentile concessione di Bud Industries).

La scheda è costituita da quattro strisce di terminali orizzontali su tutta la sua lunghezza per distribuire l'alimentazione (+) e il negativo o la massa (-). Le strisce verticali più corte sono sulla larghezza della scheda e sono i punti di collegamento per i componenti. Un canale centrale di larghezza adatta alla maggior parte dei CI a foro passante separa i bus di collegamento (Figura 3).

Figura 3: Una vista interna della BB-32621 mostra la disposizione dei conduttori delle strisce di terminali di alimentazione e di quelli dei punti di collegamento. (Immagine per gentile concessione di Bud Industries).

La spaziatura dei fori è di 2,54 mm, corrispondente alla spaziatura della maggior parte dei CI a foro passante. La striscia di terminali senza saldature dispone di 400 punti di collegamento possibili: 300 per collegare i componenti e 100 per i collegamenti di distribuzione dell'alimentazione. I CI vanno posizionati orizzontalmente sui canali centrali (Figura 4).

Figura 4: Un semplice circuito di temporizzazione 555 e il relativo layout della basetta sperimentale. (Immagine per gentile concessione di Bud Industries).

Dato che i CI a foro passante stanno scomparendo e che i componenti a montaggio superficiale (SMD) sono sempre più utilizzati, potrebbe essere necessario un adattatore per accoppiare una SMD a una basetta sperimentale senza saldature. PA-SOD3SM18-16 di Logical Systems Inc. è un esempio di adattatore da montaggio superficiale a contenitore DIP (Figura 5).

Figura 5: PA-SOD3SM18-16 adatta un CI SOIC a un contenitore DIP a 16 pin con spaziatura tra i pin di 2,54 mm, idoneo per una basetta sperimentale senza saldature. (Immagine per gentile concessione di Logical Systems Inc.)

Per progetti più grandi, è possibile utilizzare basette sperimentali senza saldature come 340-002-1 di Digilent Inc., un modello da 230 x175 mm montato su telaio (Figura 6).

Figura 6: La basetta sperimentale senza saldature 340-002-1 è più ampia e adatta a progetti più grandi, montata su un telaio in acciaio. (Immagine per gentile concessione di Digilent, Inc.)

Il modello 340-002-1 è una basetta sperimentale composita con tre strisce di terminali da 630 punti di collegamento e cinque strisce di distribuzione da 100 punti, tutte montate su una piastra di supporto in acciaio. Sono inclusi quattro terminali per i collegamenti di alimentazione e di massa.

È ideale per progetti didattici e circuiti a bassa frequenza. Non è invece adatta ai circuiti ad alta frequenza o digitali con tempi di transizione rapidi, a causa della grande induttanza e capacità parassita causate dai conduttori utilizzati di grandi dimensioni. Questi tipi di progetti si realizzano meglio su schede di prototipazione, come il modello EXN-23404-PCB di Bud Industries (Figura 7).

Figura 7: Una tipica scheda di prototipazione per CS in cui i componenti sono saldati sulla griglia di fori della scheda. (Immagine per gentile concessione di Bud Industries).

Questa scheda di prototipazione per CS misura 102,1 x 98,3 mm ed è realizzata in vetro epossidico FR4, con uno spessore di 1,6 mm. Dispone di una griglia placcata a fori passanti di diametro pari a 1,3 mm con distanza dei centri di 2,54 mm. Questo tipo di scheda di prototipazione riduce al minimo la reattanza parassita e, grazie alla vicinanza dei fori, il cablaggio può essere molto corto. I piani di massa possono essere sintetizzati saldando fogli di rame su aree selezionate della scheda. Come nel caso delle basette sperimentali senza saldature, è possibile aggiungere CI a montaggio superficiale utilizzando adattatori che accoppiano il CI ai fori distanziati di 2,54 mm.

Conclusione

Abbiamo visto alcuni approcci semplici e comuni alla creazione di prototipi di circuiti. Sono sicuramente più facili da usare rispetto alla creazione e alla produzione di un layout di scheda CS e possono essere molto utili per imparare a conoscere il circuito. Tuttavia, non si possono trascurare i relativi limiti.