Czy położyłem zbyt wiele na tym układzie PCB?

Robię swój pierwszy układ płytki drukowanej (używając Altium) i wreszcie przeszedłem przez etap automatycznego routera. Rezultatem jest bałagan, brakuje niektórych sieci i narusza reguły projektowe. Czy spakowałem za dużo na tej płycie, czy muszę po prostu przemyśleć rozmieszczenie elementów?

Plansza składa się z dwóch warstw.

Utknąłem z bardzo specyficzną obudową i nie będę w stanie powiększyć płyty w osi xy.

To jest deska do hobby, ale mam pełną konfigurację lutowania SMD w domu (fajny zakres i wszystko). Umieszczenie złącza jest częścią obudowy (w przeciwnym razie byłyby to pierwsze rzeczy do przeniesienia). Jest to zastępczy zamiennik dla starszego systemu monitorowania silnika. Wykonuje pomiary głównie z termopar i termistorów. Duży układ w centrum to ATmega2560 pracujący z częstotliwością 16 MHz.

AKTUALIZACJA:

Dzięki za cały wkład. Zmieniłem układ planszy i przeniosłem się na 4 warstwy. Potem rozłożyłem to wszystko ręcznie. Teraz wygląda o wiele lepiej!

Zakładam, że używasz autoroutera, ponieważ uważasz, że pozwoli to zaoszczędzić Twój czas. Ale mam złe wieści: mówi się, że układ PCB to 80% rozmieszczenia komponentów, 20% routingu. Nie możesz po prostu spoliczkować komponentów, musisz pomyśleć o tym, jak łączą się sygnały, a jeśli umieścisz komponenty we właściwej pozycji, układ „wypłynie” z tego miejsca. Więc jeśli masz dobre położenie, masz swój routing od razu i równie dobrze możesz zrobić to sam (lub przynajmniej duże jego części) podczas tworzenia tego układu.

Autorouters to ból. Nigdy nie widziałem, żeby ludzie używali ich z powodzeniem - szczególnie te wbudowane, takie jak te, które znajdziesz w Altium (chociaż ostatnio pokazywały nowe narzędzie, więc to może pomóc?). Ponadto bardzo ważne jest umieszczenie komponentów.

Jednym z problemów z automatyczną syntezą układu lub obwodu jest to, że program zrobi tylko to, co mu powiesz - a jeśli nie powiesz mu wszystkiego, zrobi głupie rzeczy. Twoje zasady muszą być idealne . Twoje ograniczenia muszą być kompletne . Każde twoje wymaganie musi zostać określone w formie przepisów i dyrektyw. Często możesz nie zdawać sobie sprawy, ile domyślnie wiesz / potrzebujesz - Nie kieruj sygnałów zasilania dookoła płytki - Połączenie między kondensatorem odsprzęgającym a stykiem zasilającym układu musi być jak najkrótsze i nie może kręcąc się po wiązce obwodów analogowych - lista jest długa.

Twoje miejsce docelowe wydaje się niechlujne - weź ten przykład:

Jeśli przerzucisz R17, ślad przechodzący z R17 do R18 nie musiałby przekraczać śladu przechodzącego z R17 do D1. R19 wydaje się być równoległy do ​​C12 - być może jest to coś, co można wykorzystać, aby uprościć układ, fizycznie ustawiając je równolegle do siebie. Przesunięcie R19 powyżej lub poniżej C12 ułatwiłoby również ładną trasę C18. C17 wydaje się również, że można go obrócić o 180 stopni, aby nie wymagał przekraczania śladów. Obracanie D1 o 90 stopni w prawo może ułatwić kierowanie śladu od „środkowego” kołka do R17. A pod tymi komponentami jest mnóstwo nieużywanego miejsca, dlaczego nie wykorzystać go i przesunąć nieco zespół w dół? Pamiętasz tę rzecz, którą powiedziałem o 80% rozmieszczeniu, 20% faktycznym routingu?

Ponadto wygląda na to, że twój autorouter właśnie się poddał. Weź na przykład:

Jest dużo miejsca, aby rozdzielić te ślady. Nie powinno to stanowić problemu i każdy może zobaczyć, że wystarczy przesunąć lewy ślad o ułamek w lewo, a błąd zostanie naprawiony.

W przeciwieństwie do tego, co powiedzieli inni, używanie automatycznego routera nie stanowi problemu. Mają rację, ponieważ nie można po prostu rzucić całego projektu na automatyczny router i oczekiwać, że wszystko rozwiąże. Ale jeśli są właściwie używane, automatyczne routery są legalnymi i oszczędzającymi czas narzędziami. Nie słuchaj szarpaczy kolan, którzy mówią, aby nie korzystać z automatycznego routera.

Problem polega na tym, że próbowałeś wcisnąć zbyt dużo rzeczy na planszy 2-warstwowej. Oczekiwanie na to, że wiele pinów rozmieszczonych blisko siebie w dwóch warstwach będzie niezwykle nierealne.

Innym problemem jest to, że nie rozważyłeś układu wystarczająco dokładnie. Trudniej to ocenić na podstawie zdjęć, ale wydaje się całkiem prawdopodobne.

Po pierwsze, wokół gęstego układu jest bardzo mało miejsca. Nawet w przypadku warstw wielowarstwowych wokół tego układu występują zatory. Czasami nawet przesuwam ślady z dala od gęstego układu scalonego, aby je nieco rozszerzyć, a następnie zobaczyć, jak automatyczny router może sobie z tym poradzić.

Jednak pierwszą zasadą dobrego routingu jest dobry układ . Nie możesz po prostu odłożyć gdzieś części, a następnie połączyć je w jakiś sposób później. Dobry układ to coś, czego nauczysz się i zyskasz trochę intuicji, gdy będziesz robić więcej projektów. W przypadku kilku pierwszych projektów pomaga zapewnić sobie dużo miejsca. Nie masz

Duże części są często elastyczne w przypisywaniu pinów. Zazwyczaj dotyczy to mikrokontrolerów i układów FPGA. W niektórych przypadkach wydrukowałem zdjęcie znacznej części dużej części. Następnie zrobiłem wokół niego notatki odpowiadające zgrubnemu rozmieszczeniu rzeczy, z którymi musiał się połączyć na tablicy. Skreśliłem wszystkie nieruchome styki, takie jak zasilanie, masa, MCLR itp. Następnie ostrożnie przypisałem miękkie styki na podstawie odległości od rzeczy, z którą musiały się połączyć.

Może to być proces iteracyjny. Możesz ominąć część i zdać sobie sprawę, że masz jedną szpilkę krótką w jednym kierunku. Może to wymagać ponownego przypisania szpilek po drugiej stronie części w celu przesunięcia rzeczy.

W przypadku dużych części, takich jak mikrokontrolery, umieszczam go w dużym pustym obszarze, a następnie umieszczam wokół niego tylko jego bezpośrednio połączone części. Dotyczy to czapek obejściowych i kryształu z ewentualnymi czapkami. Następnie orientujesz i przesuwasz całą grupę części razem jako całość.

Umieszczanie niektórych części w szorstkich pozycjach jest całkowicie normalne, a następnie wracaj i pakuj je wydajniej, gdy umieszczanych jest więcej części. Ponownie, cały proces jest iteracyjny. Po nabyciu doświadczenia i intuicji kroki te pójdą szybciej. Spodziewaj się, że kilka pierwszych projektów, szczególnie gęstych, zajmie trochę czasu.

Kiedy już będziesz mieć rozsądny układ z przewodami powietrznymi, które nie przecinają całego miejsca, zrób trochę ręcznego trasowania ważnych sygnałów. Zazwyczaj robię najpierw wszystkie obejścia, które oczywiście powinny już znajdować się blisko zasilania i styków uziemienia, które omijają. Jeśli masz płaszczyznę uziemienia, następnym krokiem jest połączenie większości punktów uziemienia z płaszczyzną podłoża za pomocą przelotek. Pozostawia to tylko przewody powietrzne, które będą rzeczywistymi śladami do ustalenia.

W tym momencie, w zależności od twojego doświadczenia, wytyczasz kilka rzeczy, które możesz zobaczyć, to problemy lub po prostu pozwalasz latać automatycznemu routerowi.

Jednak nie używasz jeszcze automatycznego routera, aby utworzyć ostateczną trasę, aby pokazać miejsca problemów. Dobre automatyczne trasowanie jest także procesem iteracyjnym. Uruchamiasz automatyczny router, sprawdzasz, gdzie ma kłopoty, wykonujesz ręczne rutowanie, a może w wyniku tego zmienisz położenie, ponownie uruchamiasz automatyczny router itp. W końcu zbiegasz się na ukończonej trasie. Automatyczny router nadal oszczędzał dużo czasu, wykonując za Ciebie większość chrząstek.

Po znalezieniu rozwiązania, z którym masz względną wygodę, dokładnie wszystko oglądasz i ręcznie czyścisz rzeczy oczywiste. Na przykład, jeśli masz płaszczyznę podłoża, nie chcesz, aby przelotki były zlepione. Wiele małych wysp jest lepszych niż kilka większych wysp w samolocie.

Ponownie jednak nie słuchajcie wszystkich religijnych szarpaczy kolan. Śmiało korzystaj z automatycznego routera, ale rób to ostrożnie i odpowiedzialnie. Zajmuję się inżynierią elektryczną zawodowo i korzystałem z automatycznego routera na prawdopodobnie ponad 95% wszystkich zaprojektowanych przeze mnie płyt. Im bardziej skomplikowana płyta, tym bardziej automatyczny router jest cennym narzędziem w wykonywaniu za Ciebie pracy. Tylko nie oczekuj, że to kiedyś wykona całą pracę. I musisz zacząć od dobrego umiejscowienia.

Automatyczny router nie jest magiczny. I nie powinien być używany do robienia pełnych desek. Najpierw musisz sam trasować ważne bity. Jak moc, wysoka prędkość i czapki bypass. Następnie możesz pozwolić, aby automatyczna trasa wykonała żmudne czynności.
Reguły projektowe muszą być skonfigurowane bezbłędnie, aby router automatyczny działał poprawnie.

Teraz wygląda na to, że losowo umieściłeś komponenty. Osiągniesz znacznie lepsze wyniki, jeśli pogrupujesz komponenty lub przynajmniej umieścisz je na siatce. Na przykład,

• U3, który najprawdopodobniej jest regulatorem napięcia, będzie miał kilka C w pobliżu. Nie wyglądają bardzo blisko.
• U7 i U8 najprawdopodobniej mają górny bypass. Gdzie one są
• Po prawej stronie znajduje się zbiór liter R. Jeśli są one przeznaczone dla sieci rezystorowej, dlaczego nie umieścić ich w kwadratowej siatce? Jeśli między nimi jest trochę miejsca, często można je poprowadzić ręcznie.
  Przykład:
  

Polecam obejrzenie niektórych profesjonalnych płyt (porzucenie sprzętu testowego) lub wysokiej jakości otwarty sprzęt i może jakieś wideo z układem PCB. Na przykład z blogu EEV .

Przynajmniej pracujesz z określonym rozmiarem płyty z mocowaniami, dobrze! Jest to klasyczny błąd dla początkujących, prowadząc deskę bez ograniczeń rozmiaru i myśląc o obudowie, gdy tablica jest już wykonana.

Popełniłeś jeden z największych błędów, jaki może popełnić początkujący, a mianowicie ufasz autorouterowi, że wykona swoją pracę za Ciebie. Jest to ogromne nieporozumienie wśród hobbystów, dlatego autorouter jest dla początkujących. W rzeczywistości jest dokładnie odwrotnie. Tylko eksperci Altium (i inni użytkownicy pakietu) mogą prawidłowo z niego korzystać, a zanim staną się ekspertami, często łatwiej jest im ręcznie przejść. Początkujący powinni ZAWSZE zacząć od ręki. NIE UŻYWAJ AUTOROUTERA.

Aby pomóc ci wytyczyć planszę, sugeruję zacząć od umieszczenia krytycznie ustawionych części (głównie łączników). Wszystko, co WIESZ, potrzebujesz ustawić dokładnie w miejscu i nie można go przenieść nawet o kilka milimetrów. Następnie zacznij grupować pozostałe komponenty w małe sekcje. Na przykład zgrupuj wszystkie komponenty bezpośrednio podłączone lub powiązane z U1 IC razem (poza planszą), ułóż je tak, aby przewody powietrzne były krótkie i proste (nie krzyżować się), a następnie poprowadź je razem (poza planszę) ). Zrób to dla wszystkich różnych modułów (lub przynajmniej kilku na raz), a następnie przenieś moduły na płytę jako grupy komponentów w miejsce, które ma sens. Po przeniesieniu już rozłożonych modułów na płytę będziesz mógł zmienić położenie grup, tak aby przewody między nimi były krótkie i proste, i powtarzasz proces trasowania „modułów” razem, tak jak robiłeś to z komponentami w każdym module. Tak trzymaj, a ostatecznie otrzymasz przemyślany, czysty projekt z minimalnymi przelotkami i logicznym przepływem sygnału.

Aby odpowiedzieć na twoje aktualne pytanie, nie - nie ma zbyt wiele na tej tablicy. W rzeczywistości jest to dość rzadkie w porównaniu do niektórych, nad którymi pracowałem. Musisz tylko być mądrym w kwestii umiejscowienia komponentu, aby zminimalizować liczbę przelotek i liczbę zapętlonych ścieżek. Jak wspomnieli inni, zmniejsz swoje przelotki. Wiertło 0,2 mm jest wystarczające dla większości przelotek.

Perspektywa ekonomiczna:

To jest projekt hobby.

W takim przypadku weź pod uwagę liczbę godzin spędzonych na tworzeniu układu w porównaniu z kosztem nieco większej planszy. Niektórzy producenci (np. Pcbway) będą nawet pobierać taką samą opłatę za płytę 80 x 100 mm lub 100 x 100 mm, więc zwiększenie rozmiaru może być bezpłatne.

Jeśli poświęcisz jeden dzień wysiłku, aby dopasować go do mniejszej płyty, aby zaoszczędzić 2 USD na kosztach PCB, po prostu zrelaksuj się! Zwiększ swoją tablicę. Nie ma znaczenia, czy jest jakieś niewykorzystane miejsce. Nie musi wyglądać na uporządkowane i ciasne ...

... powyższe jest już nieaktualne, ponieważ powiedziałeś, że obudowa i położenie złącza zostały naprawione, dlatego:

Gdyby to był mój projekt hobby, wybrałbym 4 warstwy (50 $, warto, czas vs pieniądze), aby utrzymać zdrowy samolot i nie musiałem spędzać zbyt dużo czasu na myśleniu o EMI. Wiem, że to brzmi trochę absurdalnie, ale 4-warstwowa jest obecnie tak tania, że ​​naprawdę ma sens w kontekście hobby, gdy chcesz, aby działała po raz pierwszy bez bólów głowy, problemów z EMI i bez spędzania zbyt dużo czasu. Pomaga również w subtelny sposób: prawdopodobieństwo popełnienia dużego błędu w hałasie / zakłóceniach elektromagnetycznych będzie znacznie niższe.

Jeśli jest to środowisko samochodowe, spodziewaj się dużego hałasu (jak świece zapłonowe ...), więc naprawdę chcesz mieć pełny samolot. Zwłaszcza jeśli chcesz uzyskać niski poziom szumów przy odczytach ADC. Pamiętaj, GND tj. 0V jest twoim odniesieniem, więc ślady chudego uziemienia prawie gwarantują wysoką impedancję w GND, a zatem GND jest pod różnymi napięciami wszędzie w zależności od przepływającego w nim prądu, a więc bardzo głośny odczyt ADC (jeśli nawet działa).

Jeśli chodzi o pytanie dotyczące umiejscowienia komponentu. Umieszczenie komponentów (jak powiedzieli też inni) stanowi 80% routingu. Przemyślane prawidłowe umieszczenie części i wszystko inne wchodzi na swoje miejsce.

Gdy elementy zostaną umieszczone w strategiczny sposób, znajdziesz tutaj dwie rzeczy. 1) Nauka automatycznego routera Altium zajmie znacznie więcej czasu niż zwykłe routing. 2) Trasowanie po prostu wpada na miejsce z redukcją poprzez liczenie i bez wycieczek widokowych (X, Y i Z) z Cu. ślady / przewodniki.

Nie wspominając już o czyszczeniu po tym, jak automatyczny router miał już swój sposób; Widziałem wiele dziwnych rzeczy, które robi automatyczny router i naprawdę mnie to przeraża. Tak, użyłem AR (w szczypcie czasu), ale tylko w przypadku pojedynczych zakończeń różnych rzeczy i tym podobnych.

IMHO, weź automatyczny router Altium na Biegun Północny, rąb dziurę w lodzie i wrzuć ją.