Consigli per passare dal nido del ratto al PCB indirizzato

Qualcuno può offrire qualche utile strategia per passare dal nido di un topo a un PCB instradato?

(Sto usando Eagle e sto puntando a realizzare PCB single / double face a casa)

Disegnare lo schema va bene, ma quando si tratta di instradare i binari, si sente come svelare un gigantesco gomitolo di lana.

Una risorsa a cui rimando le persone abbastanza frequentemente è il PCB Design Tutorial di David Jones .

Molte informazioni utili su posizionamento dei componenti, routing, tolleranze, livelli, ecc ...

Solo per ribadire ciò che hanno detto gli altri, e anche D. Jones, tutto inizia con il posizionamento dei componenti. Sii disposto a strappare, spostare componenti, ricominciare da capo, ecc ... Non diventare pigro o testardo e cerca di forzare quel piolo circolare in un buco quadrato. Se il percorso diventa difficile, probabilmente c'è un modo per spostare o ruotare le parti in modo che improvvisamente diventi più facile.

Mi piace iniziare mettendo il mio schema davanti a me. In genere si desidera che le parti siano organizzate in modo tale che le tracce non debbano andare oltre, quindi è necessario.

Di solito, quando le persone creano schemi, cercano di rendere i loro schemi "belli". Disporre la tavola nello stesso modo dello schema è di solito un ottimo inizio. Ma prima di farlo, guarda tutto ciò di cui avrai bisogno per interagire effettivamente, porte USB, porte di programmazione, pulsanti, ecc. E mettili dove sarebbe meglio per il prodotto finale.

Dopo aver disposto le parti, inizia indirizzando le tracce più importanti. Queste tracce sono quelle che contengono dati ad alta velocità e preferiresti che non saltassero su diversi lati del tabellone.

Dopo aver disposto quelle tracce, instrada le tue tracce di potenza. A questo punto dovresti essere in grado di capire come indirizzare al meglio tutto ciò che resta.

Di solito mi ci vogliono 3 o 4 iterazioni per stendere una tavola prima di essere contento di quello che ho fatto. Ogni volta che lo faccio, imparo particolari modi in cui è necessario instradare le tracce per semplificare il routing.

Come nota finale, se hai la possibilità, sii disposto a cambiare quali pin si collegano a una periferica. Ad esempio, se si dispone di un LED collegato a un microcontrollore, è necessario provare a utilizzare un pin più vicino a dove si desidera posizionare il LED sulla scheda. Molte volte non hai questa libertà, ma è qualcosa che puoi provare a fare se puoi.

Posiziona i componenti come preferisci in modo che il tuo layout "abbia senso" dal punto di vista dell'usabilità. I componenti polarizzati hanno sempre lo stesso orientamento. Posizionare i connettori sul perimetro della scheda, fare in modo che i chip IC abbiano un orientamento coerente.

Quindi lascia che l'autorouter faccia la sua magia, impostando il DRC per usare larghezze di traccia inizialmente grandi (mi piace iniziare intorno a 20mil). Se non riesce a raggiungere il 100% di routing, digitare "ripup;" nella riga di comando per riportarti a un nido di ratti e modificare il DRC per ridurre progressivamente le larghezze di traccia fino a quando l'autorouter è felice.

Conosco un sacco di persone che "muoiono duramente" hanno "problemi" con l'autorouter, ma mi capita di pensare che faccia un ottimo lavoro. A meno che non si stia eseguendo operazioni di I / O digitali a larghezza di banda molto elevata o magari con una progettazione RF, il percorso seguito dal segnale raramente sarà motivo di preoccupazione. Starei un po 'attento a mettere cose come i cristalli vicino ai pin dei chip IC che stanno usando se ne hai, comunque.

Sto solo elencando alcuni suggerimenti qui in nessun ordine particolare:

• Determina prima la tua strategia di potenza / terra. Quando possibile, usa un piano di potenza e di terra. Se si attacca a una tavola a 2 facciate, utilizzare un getto di terra sul fondo e ricordarsi di rimuovere qualsiasi rame orfano. Il tuo obiettivo è quello di avere sempre il percorso più breve verso terra. I segnali a frequenza più alta seguiranno il percorso di induttanza più basso verso terra, non la resistenza più bassa. Potrebbe essere necessario aggiungere ulteriori condensatori di disaccoppiamento.

• Esegui il layout su una griglia, rendi la dimensione della griglia un multiplo della dimensione della traccia più piccola. Rendi le tracce più grandi un multiplo della tua griglia.

• Posizionare i componenti con particolare attenzione a qualsiasi segnale ad alta frequenza o bus con elevata capacità, qualsiasi cosa richieda di considerare gli effetti della linea di trasmissione. Alcuni esempi: bus I2C che si collega a molti chip (3-4 +), anche se è un bus a bassa velocità. Bus SPI a 1 MHz o superiore in particolare, bus I2S, distribuzione di clock, oscillatori a cristallo, USB, Ethernet, bus di memoria, ecc.

• Gli autorouter fanno schifo. Sono utili se hai 25 segnali GPIO che sono solo controllo on-off e non ti interessa davvero dove vanno, anche se probabilmente ti gratterai la testa mentre guardi cosa ha fatto. Non lasciare mai che installi linee di alimentazione o di segnale. Ho usato altium, orcadi e aquile, sono tutti abbastanza cattivi.

• Mai e poi mai, a meno che tu non sappia davvero cosa stai facendo, usa un piano di massa diviso, anche se il foglio dati ADC / DAC dice che hai bisogno di basi analogiche e digitali separate. Prestare attenzione ai percorsi di ritorno al suolo ma non dividere l'aereo.

• Se è necessario utilizzare un piano di alimentazione diviso a causa di aree con più tensioni di alimentazione: nessuna traccia di segnale può attraversare la divisione su uno strato adiacente. Non importa quale sia la traccia o cosa faccia, non attraversare quella divisione. Metti gli out-out sugli strati effettuati per far rispettare questo.

• Quando si posizionano i componenti, può essere utile prima impaginare il componente e i suoi circuiti strettamente associati, quindi spostarli sulla scheda come gruppo. Ad esempio con un alimentatore a commutazione l'IC stesso è spesso molto piccolo, ma è necessario considerare anche il layout dei circuiti di supporto esterni che spesso devono essere tenuti molto vicini insieme ai percorsi di corrente controllata. Quindi layout l'intero pezzo del circuito al di fuori delle dimensioni della scheda in modo da avere una buona idea di quanto spazio ha effettivamente bisogno. Fai lo stesso per tutti i circuiti integrati poiché anche i cappucci di disaccoppiamento possono occupare più spazio di quanto pensi.

Non entrerò nei minimi dettagli di tutti gli altri. Hanno fatto un ottimo lavoro nel discutere un metodo.

Vorrei collegarti a una nota app creata da Intel che mi ha aiutato, all'inizio, a farmi riflettere sulle cose che dovrebbero prima. Se desideri altre fonti, commenta e posso mostrarti dove sono andato da lì per migliorare davvero la mia tecnica. Questo, tuttavia, può mostrarti come ottenere la qualità di una scheda a 4 strati con un terreno e un piano di potenza da una scheda a 2 strati ben progettata.

Non sono un esperto, ma questo è l'approccio che seguo e funziona ...

1. Instradare le tracce più importanti iniziando prima con le guide di alimentazione e di terra

2. Passa il terreno attorno al bordo della tavola ove possibile (ma non così vicino da toccare il bordo)

3. Il prossimo passo è dividere il circuito in blocchi funzionali

4. Disporre i blocchi in modo che le connessioni tra loro siano il più semplici possibili.

5. Vorrei quindi utilizzare il routing automatico per verificare il layout: il routing automatico dovrebbe avere esito positivo con alcuni secondi (diciamo meno di 60, anche se questo ovviamente dipende dalla complessità del circuito) se il posizionamento è buono (si prega di notare che uso protel 99se, non ho familiarità con l'aquila, quindi il tempo di routing automatico può variare)

6. Quindi annullare il percorso automatico ... e il percorso manuale ... instradando prima le tracce all'interno dei blocchi funzionali e poi le connessioni tra i blocchi.

Un vecchio detto è che il design prevede il 90% di posizionamento e il 10% di routing, prenditi il ​​tempo necessario per ottenere il posizionamento giusto e il resto andrà a posto.

Una strategia utile durante la posa di una scheda consiste nel posizionare prima i componenti più grandi e i connettori, quindi i componenti più piccoli come Rs e Cs. Il posizionamento dei componenti è molto importante. Durante il routing, inizia con le reti critiche come potenza, terra e qualsiasi orologio. Quindi, inizia a instradare le reti più brevi, lasciando il più lungo per durare.

Inoltre, spesso trovi le linee guida per il posizionamento e il routing nel foglio dati dei circuiti integrati che richiedono alcuni componenti periferici esterni. Penso che non sia stato ancora menzionato. E dalla mia esperienza non consiglierei di usare l'autorouter. È stato detto che è buono per i principianti, ma IMO è il contrario. Ci sono così tante "buone pratiche" di cui la maggior parte degli autorouter non è a conoscenza.

Da quando mi sono trovata di fronte a ottenere un PCB per essere approvato EMV per la prima volta, so quanto sia importante l'attenzione ai dettagli e come la maggior parte degli autorouter li rovinerebbe.