Ratschläge für den Übergang vom Rattennest zur gerouteten Leiterplatte

Kann jemand nützliche Strategien anbieten, um vom Nest einer Ratte zu einer verlegten Leiterplatte zu gelangen?

(Ich verwende Eagle und versuche, einseitige / doppelseitige Leiterplatten zu Hause herzustellen.)

Das Zeichnen des Schemas ist in Ordnung, aber wenn es darum geht, die Tracks zu routen, fühlt es sich an, als würde man einen riesigen Wollknäuel entwirren.

Eine Ressource, auf die ich häufig verweise, ist das PCB Design Tutorial von David Jones .

Viele gute Informationen zu Bestückung, Routing, Toleranzen, Layern usw.

Nur um zu wiederholen, was andere gesagt haben, und D. Jones sagt auch, alles beginnt mit der Platzierung der Komponenten. Seien Sie bereit, Teile zu zerreißen, zu bewegen, von vorne zu beginnen usw. Seien Sie nicht faul oder hartnäckig und versuchen Sie, diesen runden Stift in ein quadratisches Loch zu pressen. Wenn das Fräsen schwierig wird, gibt es wahrscheinlich eine Möglichkeit, Teile zu bewegen oder zu drehen, so dass es plötzlich einfacher wird.

Ich beginne gerne damit, dass ich meinen Schaltplan vor mich lege. Sie möchten in der Regel, dass Ihre Teile so angeordnet sind, dass die Spuren nicht weiter gehen müssen als nötig.

Wenn Leute Schaltpläne machen, versuchen sie normalerweise, ihre Schaltpläne "hübsch" zu machen. Das Anordnen Ihres Boards auf die gleiche Weise wie bei Ihrem Schaltplan ist normalerweise ein sehr guter Anfang. Aber bevor Sie dies tun, schauen Sie sich alles an, mit dem Sie tatsächlich interagieren müssen, USB-Anschlüsse, Programmieranschlüsse, Schaltflächen usw., und platzieren Sie sie dort, wo sie für das Endprodukt am besten geeignet sind.

Sobald Sie Ihre Teile angelegt haben, beginnen Sie mit dem Verlegen der wichtigsten Spuren. Bei diesen Traces handelt es sich um solche, auf denen Hochgeschwindigkeitsdaten gespeichert sind, und Sie würden es vorziehen, wenn sie nicht zu verschiedenen Seiten des Boards springen.

Nachdem Sie diese Spuren angelegt haben, leiten Sie Ihre Stromspuren weiter. An diesem Punkt sollten Sie in der Lage sein, herauszufinden, wie Sie die verbleibenden Daten am besten weiterleiten können.

Normalerweise brauche ich 3 oder 4 Iterationen, um ein Brett auszulegen, bevor ich mit dem, was ich gemacht habe, zufrieden bin. Jedes Mal, wenn ich das mache, erfahre ich, wie bestimmte Traces geroutet werden müssen, um das Routing zu vereinfachen.

Wenn Sie in der Lage sind, zu ändern, welche Pins mit einem Peripheriegerät verbunden sind, können Sie dies abschließend tun. Wenn Sie beispielsweise eine LED an einen Mikrocontroller angeschlossen haben, sollten Sie versuchen, einen Pin zu verwenden, der der Stelle am nächsten ist, an der die LED auf der Platine platziert werden soll. Oft hast du diese Freiheit nicht, aber es ist etwas zu versuchen, wenn du kannst.

Platzieren Sie die Komponenten so, wie Sie möchten, damit Ihr Layout unter dem Gesichtspunkt der Benutzerfreundlichkeit "Sinn macht". Stellen Sie sicher, dass polarisierte Komponenten immer die gleiche Ausrichtung haben. Platzieren Sie die Anschlüsse am Umfang Ihrer Platine, damit die IC-Chips eine einheitliche Ausrichtung haben.

Lassen Sie dann den Autorouter zaubern und stellen Sie den DRC so ein, dass anfangs große Spurenbreiten verwendet werden (ich beginne gerne bei 20 mil). Wenn es nicht zu 100% geroutet wird, geben Sie "ripup" ein. in der Kommandozeile, um Sie zurück zu einem Rattennest zu bringen und den DRC so lange zu ändern, bis der Autorouter zufrieden ist.

Ich weiß, dass viele "hartnäckige" Leute "Probleme" mit dem Autorouter haben, aber ich denke, es macht einen ziemlich tollen Job. Wenn Sie nicht wirklich digitale E / A mit hoher Bandbreite oder HF-Design betreiben, ist der Signalweg für Sie selten ein Grund zur Sorge. Ich wäre ein bisschen vorsichtig, wenn ich Dinge wie Kristalle in die Nähe der IC-Chips stecken würde, die sie verwenden, wenn Sie welche haben.

Ich werde hier nur einige Tipps in keiner bestimmten Reihenfolge auflisten:

• Bestimmen Sie zuerst Ihre Kraft- / Bodenstrategie. Verwenden Sie nach Möglichkeit eine Strom- und Massefläche. Wenn Sie an einem 2-seitigen Brett kleben, gießen Sie einen Boden auf den Boden und denken Sie daran, verwaistes Kupfer zu entfernen. Ihr Ziel ist es, immer den kürzesten Weg zum Boden zu haben. Höhere Frequenzsignale folgen dem Pfad mit der niedrigsten Induktivität zur Erde, nicht dem niedrigsten Widerstand. Möglicherweise müssen Sie zusätzliche Entkopplungskondensatoren hinzufügen.

• Führen Sie Ihr Layout in einem Raster aus, und machen Sie die Rastergröße zu einem Vielfachen Ihrer kleinsten Ablaufverfolgungsgröße. Machen Sie größere Spuren zu einem Vielfachen Ihres Rasters.

• Platzieren Sie Komponenten mit besonderer Aufmerksamkeit auf hochfrequente Signale oder Busse mit hoher Kapazität, bei denen Übertragungsleitungs-Effekte berücksichtigt werden müssen. Einige Beispiele: I2C-Bus, der viele Chips (3-4 +) verbindet, auch wenn es sich um einen Bus mit niedriger Geschwindigkeit handelt. SPI-Busse mit 1 MHz oder mehr, insbesondere I2S-Busse, Taktverteilung, Quarzoszillatoren, USB, Ethernet, Speicherbusse usw.

• Autorouter saugen. Sie sind nützlich, wenn Sie 25 GPIO-Signale haben, die nur ein-aus-gesteuert sind und es Ihnen wirklich egal ist, wohin sie gehen, selbst dann werden Sie sich wahrscheinlich den Kopf kratzen, wenn Sie sich ansehen, was es getan hat. Lassen Sie es niemals Strom- oder Signalleitungen verlegen. Ich habe Altiums, Orcads und Adler benutzt, sie sind alle ziemlich schlecht.

• Verwenden Sie niemals eine geteilte Masseebene, es sei denn, Sie wissen wirklich genau, was Sie tun, auch wenn das ADC / DAC-Datenblatt angibt, dass Sie eine separate analoge und digitale Masse benötigen. Achten Sie auf die Bodenrückwege, aber teilen Sie das Flugzeug nicht.

• Wenn Sie aufgrund von Bereichen mit mehreren Versorgungsspannungen eine geteilte Leistungsebene verwenden müssen: Keine Signalverfolgung kann die Teilung auf einer benachbarten Ebene durchqueren. Egal, was die Spur ist oder was sie tut, überqueren Sie diese Spaltung nicht. Setzen Sie auf die betroffenen Schichten Ausschlüsse, um dies zu erzwingen.

• Beim Platzieren von Komponenten kann es hilfreich sein, zuerst die Komponente und die eng damit verbundenen Schaltkreise anzuordnen und sie dann als Gruppe auf die Platine zu verschieben. Beispielsweise ist bei einem Schaltnetzteil der IC selbst oft sehr klein, aber Sie müssen auch das Layout der externen Unterstützungsschaltungen berücksichtigen, die oft sehr eng zusammen mit gesteuerten Strompfaden gehalten werden müssen. Planen Sie also zuerst den gesamten Teil der Schaltung außerhalb der Platinenabmessungen, damit Sie eine gute Vorstellung davon haben, wie viel Platz er tatsächlich benötigt. Tun Sie dasselbe für alle ICs, da selbst Entkopplungskappen mehr Platz beanspruchen können, als Sie glauben.

Ich werde nicht auf die Details eingehen, die alle anderen haben. Sie haben großartige Arbeit geleistet, um über eine Methode zu diskutieren.

Ich möchte Sie mit einer App-Notiz verknüpfen, die von Intel erstellt wurde und die mir zu Beginn dabei half, mir Gedanken darüber zu machen, was ich zuerst tun sollte. Wenn Sie andere Quellen wünschen, kommentieren Sie einfach und ich kann Ihnen zeigen, wo ich von dort weg bin, um meine Technik wirklich zu verbessern. Dies kann Ihnen jedoch zeigen, wie Sie die Qualität einer 4-Lagen-Platte mit einem Untergrund und einer Antriebsebene von einer gut gestalteten 2-Lagen-Platte erhalten.

Ich bin kein Experte, aber das ist der Ansatz, dem ich folge und es funktioniert ...

1. Verlegen Sie die wichtigsten Gleise zuerst mit Strom- und Erdungsschienen

2. Führen Sie den Boden so weit wie möglich um die Kante des Bretts herum (aber nicht so nah, dass er die Kante berührt).

3. Der nächste Schritt besteht darin, die Schaltung in funktionale Bausteine ​​zu unterteilen

4. Ordnen Sie die Bausteine ​​so an, dass die Verbindungen zwischen ihnen so einfach wie möglich sind.

5. Ich würde dann die automatische Weiterleitung verwenden, um das Layout zu überprüfen. Die automatische Weiterleitung sollte nach einigen Sekunden erfolgreich sein (sagen wir weniger als 60, obwohl dies offensichtlich von der Komplexität Ihrer Schaltung abhängt), wenn Sie eine gute Platzierung haben (bitte beachten Sie, dass ich protel verwende) 99se, Ich bin nicht mit Eagle vertraut, daher kann die automatische Weiterleitungszeit variieren.)

6. Machen Sie dann die automatische Route ... und die manuelle Route ... rückgängig und routen Sie zuerst die Tracks innerhalb der Funktionsblöcke und dann die Verbindungen zwischen den Blöcken.

Ein altes Sprichwort besagt, dass das Design zu 90% aus Platzierung und zu 10% aus Routing besteht. Nehmen Sie sich Zeit, um die richtige Platzierung zu finden, und der Rest passt.

Eine nützliche Strategie beim Verlegen einer Platine besteht darin, zuerst die größeren Komponenten und dann die kleineren Komponenten wie Rs und Cs zu platzieren. Die Platzierung der Komponenten ist sehr wichtig. Beginnen Sie beim Routing mit den kritischen Netzen wie Strom, Boden und etwaigen Uhren. Beginnen Sie dann damit, die kürzesten Netze zu routen, und lassen Sie die längsten Netze übrig.

Außerdem finden Sie im Datenblatt von ICs, die einige externe Peripheriekomponenten erfordern, häufig Richtlinien für die Platzierung und Weiterleitung. Ich denke, es wurde noch nicht erwähnt. Und aus meiner Erfahrung würde ich nicht empfehlen, den Autorouter zu verwenden. Es wurde gesagt, dass es gut für Anfänger ist, aber IMO ist das Gegenteil der Fall. Es gibt so viele "Best Practices", von denen die meisten Autorouter nichts wissen.

Da ich zum ersten Mal mit der EMV-Zulassung einer Leiterplatte konfrontiert wurde, weiß ich, wie wichtig es ist, auf Details zu achten und wie die meisten Autorouter diese Details durcheinander bringen würden.