Đánh giá thiết kế PCB: Tách, bỏ qua và nối đất


7

Tôi đang cố gắng tạo cảm biến không dây của riêng mình bằng vi điều khiển ATmega. Tôi có một số hiểu biết cơ bản về điện tử nhưng tôi hoàn toàn nghiệp dư khi thiết kế mạch và PCB.

Đây chỉ là một dự án sở thích nên không mong đợi chất lượng sản xuất hay bất cứ thứ gì tương tự. Nhưng tôi vẫn muốn làm cho nó tốt nhất có thể chỉ vì cảm giác tốt khi làm việc đúng.

Tôi đã đọc một cái gì đó về việc tách rời, bỏ qua và tiếp đất nhưng không chắc tôi có hiểu đúng không. Vì vậy, nếu ai đó có thể nhìn vào bảng và chỉ ra những điều nên được thực hiện khác đi, tôi sẽ thực sự biết ơn.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Chỉnh sửa: thêm sơ đồ của mạch


1
Các bản nhạc của bạn đi giữa các chân tiêu đề trông hơi mập cho không gian. Có đủ giải phóng mặt bằng ở đó? Bạn có thực sự cần chúng rất béo?
Majenko

1
Đèn LED trạng thái chỉ là đèn LED thông thường 5 mm hoặc có nhiều kết nối hơn với STATUS_LEDđầu nối? Nếu chỉ là đèn LED, 10K có vẻ hơi quá đối với nó. Có lẽ từ 470R đến 1K sẽ tốt hơn.
Ricardo

1
Nếu bạn có kế hoạch tự khắc PCB, bạn có định thực hiện mạ xuyên lỗ không? Nếu không, bạn có thể gặp khó khăn khi hàn các thiết bị đầu cuối thành phần ở phía trên cùng của bảng của bạn.
Ricardo

2
Nhìn chung, bảng khắc nhà hai lớp có thể khá khó khăn, đặc biệt đối với một dự án đầu tiên. Có thể làm một bảng một lớp đầu tiên để có được thoải mái với quá trình?
Sói Connor

1
Nó thường là một ý tưởng tốt để làm cho dấu vết quyền lực dày hơn.
mouseuz

Câu trả lời:


17

Khắc PCB tại nhà rất thú vị, nhưng quá trình này khiến cho việc thiết kế PCB trở nên khó khăn đối với những người có sở thích như chúng tôi. Hạn chế quan trọng nhất là khó tạo ra các lỗ xuyên mạ. Và đó là những điều cần thiết để hàn các thành phần cho bảng hai mặt như của bạn.

Nếu bạn có bảng của bạn được làm tại một ngôi nhà fab, bạn sẽ nhận được tất cả các vias PCB và các lỗ được mạ như trong hình dưới đây. Điều đó thật tuyệt vì sau đó bạn có thể hàn tất cả các thành phần ở dưới cùng của bảng của bạn và được thực hiện với nó. Điều đó là có thể bởi vì tất cả các rãnh trên cùng sẽ được liên kết với lớp dưới cùng tại các lỗ mạ, do đó đảm bảo tính liên tục.

Lỗ xuyên qua

(Ảnh từ RobotRoom.com )

Nếu bạn không thành thạo một số loại mạ điện xuyên lỗ tại nhà (một quy trình liên quan đến các hóa chất khó chịu), bạn sẽ không bị các lỗ đó mạ. Kết quả cuối cùng là bạn sẽ phải hàn các miếng đệm thành phần trên đầu bảng của bạn bất cứ khi nào có bản nhạc đến được chúng.

Hàn trên lớp trên cùng có thể bất tiện nhất, hoặc chỉ là không thể, tùy thuộc vào thành phần và thiết kế PCB. Ví dụ, các tiêu đề dễ dàng truy cập từ phía dưới, nhưng chúng thường có một giá đỡ bằng nhựa mang lại cho chúng độ bền cơ học và nằm trên bảng. Ổ cắm nhúng cũng mang lại vấn đề khi họ ngồi trên đầu là tốt.

Các thành phần hàn trên lớp trên cùng thường là một ý tưởng tồi vì nó cản trở việc bảo trì. Bạn có thể lắp ráp bảng của mình theo thứ tự cho phép bạn truy cập khó khăn để tiếp cận với các miếng đệm, nhưng khi tất cả các thành phần được đặt, bạn có thể bị bỏ lại mà không truy cập vào các miếng đệm đó. Theo kinh nghiệm của tôi, bởi vì những miếng đệm này khó tiếp cận hơn, chất lượng hàn bị ảnh hưởng và những miếng đệm này cuối cùng là thất bại đầu tiên.

Để khắc phục những vấn đề đó, tôi khuyên bạn nên làm như sau:

  1. Thiết kế bảng một mặt bất cứ khi nào bạn có thể. Sử dụng sơ đồ của bạn như một bài tập, ví dụ. Cố gắng đặt các thành phần của nó một cách cẩn thận để chúng giúp định tuyến một mặt dễ dàng hơn và thử và định tuyến tất cả các bản nhạc mà bạn có thể ở lớp dưới cùng. Tôi thường thay đổi bài tập pin nếu nó làm cho việc định tuyến dễ dàng hơn. Nếu bạn cần băng qua đường ray, hãy sử dụng các nút nhảy đơn giản (tôi thường sử dụng phần còn lại của các thành phần xuyên lỗ cho điều đó). Tôi sử dụng lớp trên cùng để đại diện cho người nhảy. Ngoài ra, có kế hoạch sử dụng điện trở và tụ điện như nhảy. Tôi đã thực hiện điều đó trong hình dưới đây, trên ATmega328P chân 2 và 3 - TX & RX nối tiếp.

  2. Nếu bạn không thể tạo một bảng một mặt vì một số lý do, hãy đảm bảo các bản nhạc của bạn chỉ thay đổi các mặt tại vias, như ở những nơi được đánh dấu màu cam trong hình bên dưới, chứ không phải ở các miếng đệm thành phần. Sau đó, bạn có thể hàn một đoạn dây ở cả hai mặt của bảng của bạn trên những vias đó. Điều này sẽ làm cho một giải pháp mạnh mẽ hơn nhiều so với hàn tại các miếng đệm linh kiện.

  3. Làm cho vias thực sự lớn (tôi sử dụng 0,07 inch hoặc ~ 1,8mm). Nếu bạn tuân theo quy tắc số 2 ở trên và chỉ làm cho các bản nhạc thay đổi bên tại vias, thì những vias lớn đó là những tính năng duy nhất bạn sẽ phải phù hợp giữa cả hai mặt của bảng. Vias lớn làm cho quá trình đăng ký của bảng hai mặt dễ dàng hơn.

  4. Tôi cũng cố gắng bám vào lưới 0,05 inch trên Eagle, chỉ quay 45 ° và để lại nhiều không gian nhất có thể từ các rãnh và miếng đệm của các tín hiệu khác nhau.

Ví dụ về vias

Xem xét thiết kế của bạn và thực tế là bạn sẽ khắc nó ở nhà và giả sử rằng bạn không thể tạo ra các lỗ máng mạ, bạn sẽ gặp rắc rối với tinh thể dao động và tất cả các đầu nối của bạn. Tôi sẽ đề nghị bạn sử dụng thủ thuật đưa đường ray ra khỏi các miếng đệm thông qua và sau đó chuyển nó sang phía bên kia cho các thành phần đó.

Bạn có thể thoát khỏi việc hàn các tụ điện và điện trở trên lớp trên cùng, nhưng tôi không khuyến khích điều đó. Tôi chỉ định tuyến lại bảng của bạn để thử và mang hầu hết, nếu không phải tất cả các bản nhạc đến lớp dưới cùng.

Tôi không biết liệu có vấn đề với các thành phần bên ngoài mà bạn dự định sử dụng hay không (ví dụ NRF905), nhưng tôi sẽ xem nếu họ sử dụng tín hiệu tần số cao để điều khiển chúng (bất cứ thứ gì trên 500kHz).

Dưới đây là nỗ lực (nhanh và bẩn) của tôi đối với phiên bản một mặt của bảng của bạn. Xin lỗi nếu tôi mắc lỗi, nhưng nó sẽ cho bạn ý tưởng về cách thử và định tuyến hầu hết các bản nhạc ở lớp dưới cùng. Tôi đã phải sử dụng 5 jumper, nhưng bạn có thể làm tốt hơn.

Nỗ lực của tôi tại một phiên bản một mặt của bảng OP

Bây giờ tôi nhận ra rằng phiên bản đầu nối 14 chân của tôi được nhân đôi liên quan đến thiết bị của bạn, giúp phiên bản của tôi dễ dàng định tuyến hơn. Nhưng, nếu bạn không có bất kỳ hạn chế phần mềm hoặc phần cứng nào, bạn có thể gán lại các chân MCU cho đầu nối để dễ dàng định tuyến phiên bản của bạn hơn.

Tôi hi vọng cái này giúp được.


1
Cảm ơn rất nhiều vì đã dành thời gian để giải thích vấn đề rất rõ ràng. Tôi đã phần nào nhận thức được vấn đề với tinh thể và các tiêu đề. Nhưng rõ ràng là tôi đã không chú ý đến điều này. Tôi cũng quan tâm đến khía cạnh điện của thiết kế. Trong trường hợp tôi sẽ sử dụng một số nhà sản xuất Trung Quốc giá rẻ để sản xuất PCB cho tôi, có một số điều tôi thực sự nên xem xét lại trong thiết kế của mình? Vì tôi không có bất kỳ công cụ và hóa chất nào để khắc PCB nhưng nó có thể dễ dàng hơn và rẻ hơn khi để chúng làm cho nó.
loblik

Điều đó có thể được thực hiện trên một lớp nếu bạn có đủ khoảng trống để gửi dấu vết giữa hai miếng đệm. Có vẻ như tất cả các thay đổi lớp của bạn có thể được loại bỏ bằng một số luồng kim.
alex.forencich

Tôi chưa gửi PCB đến nhà fab, vì vậy tôi có thể nhận xét về điều đó. Nó nằm trong danh sách những việc cần làm trước khi tôi chết: D Vì vậy tôi không thể bình luận về điều đó. Nhưng những người khác có thể kêu vang và giải quyết các khía cạnh bổ sung cho câu hỏi của bạn. Chỉ không chấp nhận bất kỳ câu trả lời nào trong một vài ngày để mọi người thấy rằng bạn vẫn đang tìm kiếm câu trả lời. Nếu điều đó không làm việc, gửi câu hỏi liên quan khác. Chỉ cần lưu ý rằng mọi người ở đây thường không chào đón các câu hỏi rộng, vì vậy hãy đảm bảo bạn tập trung câu hỏi tiếp theo vào các khía cạnh cụ thể mà bạn muốn giải quyết.
Ricardo

1
Có thể đáng chú ý rằng một jumper được hàn ở hai nơi có thể đẹp hơn một dấu vết kết nối hai vias, mỗi vi cần một đoạn dây và hai kết nối hàn. Mặt khác, sử dụng mặt phẳng mặt đất cho mặt trên (cùng với vias) có thể tốt ngay cả khi người ta sử dụng dây rời cho tất cả các kết nối phía trên khác.
supercat

4

Làm thế nào không ai đề cập đến điều này chưa?

Thêm tụ tách rời !!

MCU của bạn có thể sẽ chạy và chuyển đổi rất nhiều bóng bán dẫn (bên trong) ở mức 16/8/20 MHz. Nó sẽ kéo dòng cao hơn định kỳ trên mỗi chu kỳ đồng hồ. Vì các dấu vết có một số điện cảm và không thể cung cấp dòng điện tức thời, bạn nên thêm một tụ điện để cung cấp các đỉnh dòng điện đó cho MCU. Tụ điện này cũng làm giảm tiếng ồn xuống đất.

Rất phổ biến để đặt một nắp gốm 0,1uF trên mỗi chân nguồn của MCU, càng gần MCU càng tốt. Nó cũng phổ biến để đặt một số điện dung số lượng lớn gần đó trên bảng.

Việc tách rời tiêu đề mô-đun RF mà bạn nhận được có lẽ là dư thừa nếu mô-đun RF có chức năng tách rời cục bộ (mà tôi cho là sẽ như vậy).


Một suy nghĩ của C5 là để tách rời, có điều gì tôi đã bỏ lỡ không?
loblik

1
Rất tiếc, tôi đã bỏ lỡ C5 vì tôi đã nhìn vào màn hình lụa pcb và không thấy bất kỳ mũ nào. C5 có lẽ là một tụ điện, phải không? Nó có thể được sử dụng như tụ điện số lượng lớn nhưng không phải là tụ tách rời. Tụ điện phân có điện tử và ESR cao hơn so với tụ gốm, vì vậy chúng không thể cung cấp dòng điện cao một cách nhanh chóng. Các MCU AVR được biết là hoạt động ngay cả khi không tách rời các nắp, nhưng thực tế là nên đặt chúng ở mọi nơi.
Mike

Tôi nghĩ rằng tôi sẽ sử dụng tụ phim PET. Đây là một trong những thứ tôi có thể lấy ở đây gmelectronic.com/film-capacitor-cf-22n-250v-p121-011 . Có tốt cho việc tách rời?
loblik

2
Lưu ý đó là tụ điện 22nF và uF. Bạn đã có một tụ điện 100nF trong sơ đồ, chỉ cần sử dụng một tụ điện khác. Trong các tụ phim nói chung là tốt cho tách. Nhưng gốm thường rẻ hơn.
Mike
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.