Jumper in elettronica: guida all'uso dei ponticelli jumper PCB

Si pensa spesso alle varianti PCB come a nuovi layout creati da vecchi progetti. Tuttavia, con un approccio un po' creativo al routing e al layout PCB, è possibile utilizzare i ponticelli jumper per configurare parti di un singolo layout per più varianti. In questo modo, è possibile creare rapidamente varianti di un singolo layout PCB, senza dover rieseguire il routing delle tracce o modificare lo schema.

Se si desidera utilizzare questa tecnica nel layout del circuito stampato, è necessario seguire alcune importanti linee guida per non incorrere in seri problemi di progettazione. In quest'articolo parleremo dell'utilizzo dei jumper in elettronica, solder bridge jumpers, per creare rapidamente varianti di progetto.

Cosa sono jumper nell’elettronica?

Nell’industria elettronica, l’utilizzo di un ponticello jumper prevede l'inserimento di coppie di pad su una traccia PCB che possono essere facilmente saldate a ponticello con una sfera di saldatura. È possibile ottenere un layout molto più pulito utilizzando resistori da 0 Ω per creare il ponticello; questi componenti hanno un costo ridotto e sono adatti al montaggio superficiale. Tuttavia, non è sempre necessario saldare i jumper, come mostrato nell'esempio seguente.

Nell'immagine qui sotto possiamo notare jumper saldati e non saldati in punti specifici del layout. In questo modo, è possibile modificare rapidamente il layout per creare una nuova variante sostituendo semplicemente un jumper ponticellato con un non ponticellato e vice versa, senza doversi preoccupare della saldatura, o di inserire resistori da 0 Ω. Così facendo, sarà possibile configurare il dispositivo ponticellando eventuali jumper, anche dopo la produzione della variante e l'assemblaggio.

È possibile utilizzare gli strumenti CAD all'interno del software di progettazione PCB per creare facilmente un simbolo schematico e un footprint PCB del jumper. Nell'esempio precedente, ho creato due simboli e footprint PCB: una coppia è per i jumper ponticellati, l'altra è per quelli non saldati. I simboli schematici per i jumper mostrati nel layout precedente sono visibili nell'immagine qui sotto. Scambiando i jumper saldati con quelli non saldati, è possibile creare facilmente una nuova scheda in cui sono attivati o disattivati blocchi di circuito diversi.

Perché utilizzare un ponticello jumper PCB?

L’utilizzo di un solder bridge jumper è un ottimo modo per rendere configurabile una scheda. Una scheda "configurabile" è una scheda con un layout e un routing delle tracce ben definiti, che lascia però la possibilità di scegliere i vari percorsi di segnale necessari durante l'assemblaggio. È possibile creare un layout PCB utilizzabile per più varianti selezionando attentamente il posizionamento dei ponticelli jumper.

È possibile posizionare jumper elettronici su diversi percorsi di segnale, in modo da aprire o chiudere un circuito a seconda dei requisiti di una particolare variante. Per chiudere il jumper e ponticellare i pad, sarà sufficiente aggiungere una piccola quantità di saldatura. Questo crea un circuito chiuso, consentendo alla corrente di fluire attraverso il jumper e verso un componente a valle. Questa tecnica richiede un approccio al routing un po' creativo, ma consente al progettista di creare più varianti di un singolo layout, anziché un layout per ciascuna variante.

Inoltre, è possibile utilizzare un jumper per attivare facilmente un particolare blocco del circuito. Di recente, abbiamo fatto largo uso di questa tecnica per creare prototipi e varianti di produzione a partire dallo stesso layout. Ponticellando o meno i jumper si possono attivare o disattivare un componente, un blocco di circuito o il collegamento a una periferica.

Consigli per l'uso dei ponticelli jumper in elettronica

Alcuni degli aspetti più importanti da tenere in conto quando si sceglie di utilizzare un layout con ponticelli jumper sono: chi assemblerà la scheda? Sarà necessario configurare la scheda dopo l'assemblaggio? Il produttore è in grado di gestire più varianti della stessa scheda in un unico pannello? Se si vogliono utilizzare resistori da 0 Ω o si prevede di ponticellare i jumper, questo potrebbe creare confusione in fase di produzione, specialmente se si inseriscono componenti marcati DNP su diverse schede all'interno dello stesso pannello. Per evitare lunghe diatribe col produttore (come ho sperimentato di recente), è meglio usare i jumper ponticellati in rame che ho mostrato poco fa.

Sarà comunque necessario prestare attenzione al routing nello schema elettrico e nel layout per sfruttare al massimo i ponticelli jumper. Bisogna inoltre tener conto dei seguenti aspetti di progettazione.

Attenzione alle linee di trasmissione

Se si prevede di posizionare un resistore 0 Ω o una saldatura su una linea trasmissione, è opportuno farlo il più vicino possibile al driver di linea. Posizionando il jumper lontano dal driver e lasciandolo aperto, si andrebbe a creare una linea di trasmissione aperta che fungerebbe da antenna a certe frequenze. Al contrario, posizionando il jumper in prossimità del driver, si evita che la superficie in rame funga da linea di trasmissione se il jumper rimanesse aperto.

Non inserire ponticelli jumper sulle linee ad alta tensione

Un jumper non ponticellato su una linea ad alta tensione può violare gli standard IPC 2221B o IPC-9592B. Questo accade se la distanza tra le estremità del ponticello è molto ridotta. Per motivi di sicurezza e affidabilità, sarà necessario utilizzare un interruttore rugged o un relè omologato per la tensione/potenza della scheda.

I ponticelli jumper non sono riutilizzabili

Se si prevede di utilizzare questa tecnica nel layout del PCB, è importante ricordare che i ponticelli jumper non sono riutilizzabili, il che significa che non è possibile saldarli e dissaldarli ripetutamente. È in qualche modo possibile posizionare e rimuovere più volte un resistore 0 Ω (in questo caso non si sta inserendo saldatura su un'interruzione della superficie del PCB), ma anche questi non dovrebbero essere riutilizzati.

Se si ha necessità di aprire e chiudere un ponte ripetutamente, è possibile utilizzare jumper pin a montaggio superficiale che consentono di rimuovere il ponticello in base alle esigenze. Questa è una buona soluzione quando si progetta un prototipo sperimentale e si vogliono testare diverse modalità operative o periferiche. In ogni caso, è comunque possibile utilizzare i jumper standard o i jumper pin all'interno dello stesso layout. Anche i jumper in plastica sono utili per le periferiche collegate alla scheda tramite connettore header. A seconda del layout e del routing delle tracce, potrebbe non essere necessario ricorrere all'utilizzo di ponticelli jumper.

Altium Designer® facilita la creazione di layout PCB con ponticelli jumper

Se desideri creare con facilità layout PCB utilizzando ponticelli jumper, prova i potenti strumenti CAD di Altium Designer®. Altium Designer di Altium 365 offre un livello d'integrazione senza precedenti nell'industria elettronica, fino ad ora relegata al mondo dello sviluppo software, consentendo ai progettisti di lavorare da casa e raggiungere un'efficienza senza precedenti.

Questo è solo un assaggio di tutto ciò che è possibile realizzare con Altium Designer su Altium 365. Richiedi la prova gratuita dei nostri prodotti per provare in prima persona le funzionalità o segui un webinar o uno dei corsi on demand.