Tôi đã đặt quá nhiều trên bố trí PCB này?

Tôi đang thực hiện bố trí PCB đầu tiên của mình (sử dụng Altium) và cuối cùng đã vượt qua giai đoạn tự động định tuyến. Kết quả là một mớ hỗn độn và có một số lưới bị thiếu và vi phạm quy tắc thiết kế. Tôi đã đóng gói quá nhiều trên bảng này hay tôi chỉ cần nghĩ lại vị trí thành phần của mình?

Bảng là hai lớp.

Tôi bị mắc kẹt với một bao vây rất cụ thể và sẽ không thể làm cho bảng lớn hơn trong trục xy.

Đây là một bảng sở thích, nhưng tôi có một thiết lập hàn SM đầy đủ ở nhà (phạm vi đẹp và tất cả). Vị trí kết nối là một phần của vỏ bọc (nếu không đó sẽ là những thứ đầu tiên di chuyển). Đó là một sự thay thế thả xuống cho một hệ thống giám sát động cơ cũ. Nó lấy số đo chủ yếu từ cặp nhiệt điện và nhiệt điện trở. Con chip lớn ở trung tâm là ATmega2560 chạy ở tần số 16 MHz.

CẬP NHẬT:

Cảm ơn tất cả các đầu vào. Tôi sắp xếp lại bảng và chuyển sang 4 lớp. Sau đó, tôi chuyển tất cả bằng tay. Bây giờ có vẻ tốt hơn nhiều!

Tôi giả sử rằng bạn đang sử dụng thiết bị tự động vì bạn nghĩ rằng nó sẽ tiết kiệm thời gian của bạn. Nhưng tôi có một số tin xấu: người ta nói rằng bố trí PCB là 80% vị trí thành phần, định tuyến 20%. Bạn không thể hạ gục các thành phần, bạn cần suy nghĩ về cách các tín hiệu kết nối và nếu bạn đặt đúng các thành phần, bố cục sẽ "chảy" từ vị trí này. Vì vậy, nếu bạn có một vị trí tốt, bạn có thể định tuyến ngay lập tức và cũng có thể tự thực hiện (hoặc ít nhất là phần lớn của nó) trong khi thực hiện bố cục này.

Autorouters là một nỗi đau. Tôi chưa bao giờ thấy mọi người sử dụng chúng rất thành công - đặc biệt là những công cụ tích hợp như những gì bạn tìm thấy trong Altium (mặc dù gần đây họ đang hiển thị một công cụ mới, vì vậy điều đó có giúp ích gì không?). Ngoài ra, vị trí của các thành phần là rất quan trọng.

Một vấn đề với bất kỳ bố cục tự động hoặc tổng hợp mạch là chương trình sẽ chỉ làm những gì bạn nói với nó - và nếu bạn không nói với nó mọi thứ, nó sẽ làm những điều ngu ngốc. Quy tắc của bạn cần phải hoàn hảo . Những ràng buộc của bạn cần phải được hoàn thành . Mọi yêu cầu bạn có cần phải được đưa ra dưới dạng các quy tắc và chỉ thị. Thường thì bạn có thể không nhận ra mình đã biết / yêu cầu ngầm đến mức nào - Không định tuyến tín hiệu nguồn xung quanh bảng - Kết nối giữa tụ tách rời và chân cung cấp của chip phải ngắn nhất có thể và không đi snakes xung quanh một loạt các mạch tương tự - danh sách tiếp tục.

Vị trí của bạn có vẻ cẩu thả - lấy ví dụ này:

Nếu bạn đã lật R17, dấu vết đi từ R17 đến R18 sẽ không cần phải vượt qua dấu vết đi từ R17 đến D1. R19 dường như song song với C12 - có lẽ đây là thứ bạn có thể sử dụng để đơn giản hóa bố cục, bằng cách đặt chúng song song với nhau. Di chuyển R19 trên hoặc dưới C12 cũng sẽ giúp việc định tuyến C18 trở nên dễ dàng hơn. C17 cũng có vẻ như có thể bị lật 180 độ sao cho không cần phải có dấu vết. Xoay D1 90 độ theo chiều kim đồng hồ có thể giúp dễ dàng định tuyến theo dõi từ chân "trung tâm" đến R17. Và bạn có một loạt không gian chưa sử dụng dưới các thành phần này, tại sao không sử dụng nó và di chuyển toàn bộ lắp ráp xuống một chút? Hãy nhớ điều tôi đã nói về vị trí 80%, định tuyến thực tế 20%?

Ngoài ra, có vẻ như autorouter của bạn vừa bỏ cuộc. Lấy ví dụ:

Có rất nhiều không gian để di chuyển những dấu vết này ra ngoài. Đây không phải là một vấn đề và bất cứ ai cũng có thể thấy rằng bạn chỉ cần di chuyển dấu vết bên trái một phần sang bên trái và lỗi sẽ được sửa.

Không giống như những gì người khác đã nói, sử dụng bộ định tuyến tự động không phải là vấn đề. Họ đúng ở chỗ bạn không thể ném toàn bộ thiết kế vào bộ định tuyến tự động và mong muốn nó giải quyết mọi thứ cho bạn. Nhưng, khi được sử dụng đúng cách, bộ định tuyến tự động là công cụ hợp pháp và tiết kiệm thời gian. Đừng nghe những người giật đầu gối nói rằng không sử dụng bộ định tuyến tự động.

Vấn đề của bạn là bạn đã cố nhồi nhét quá nhiều thứ lên một bảng 2 lớp. Dự kiến ​​định tuyến rằng nhiều chân cách nhau trong 2 lớp là không thực tế.

Vấn đề khác là bạn đã không xem xét bố trí đủ cẩn thận. Điều này khó đánh giá hơn bằng cách nhìn vào hình ảnh của bạn, nhưng có vẻ như rất có thể.

Đối với một điều, có rất ít phòng xung quanh chip dày đặc. Ngay cả với nhiều lớp, sẽ có tắc nghẽn xung quanh con chip đó. Thỉnh thoảng tôi thậm chí còn tìm đường dấu vết từ một con chip dày đặc để mở rộng chúng ra một chút, sau đó xem cách bộ định tuyến tự động có thể xử lý nó.

Tuy nhiên, quy tắc đầu tiên của định tuyến tốt là bố trí tốt . Bạn không thể đặt xuống các bộ phận ở đâu đó, sau đó kết nối chúng bằng cách nào đó trong việc định tuyến sau. Bố cục tốt là thứ bạn sẽ học và có được một số trực giác khi bạn thiết kế nhiều hơn. Đối với một vài thiết kế đầu tiên, nó giúp cho bạn rất nhiều phòng. Bạn đã không.

Phần lớn thường linh hoạt trong bài tập pin của họ. Điều này thường đúng với vi điều khiển và đồ họa. Trong một số trường hợp, tôi thực sự đã in ra một bức tranh chân dung của một phần lớn. Sau đó tôi đã ghi chú xung quanh nó tương ứng với vị trí sơ bộ của những thứ nó phải kết nối trên bảng. Tôi gạch bỏ tất cả các chân cố định, như nguồn điện, mặt đất, MCLR, v.v. Sau đó, tôi cẩn thận gán các chân mềm dựa trên sự gần gũi với thứ mà chúng phải kết nối.

Đây có thể là một quá trình lặp đi lặp lại. Bạn có thể nhận được một phần xung quanh một phần và nhận ra bạn là một chân ngắn theo một hướng. Điều đó có thể yêu cầu gán lại các chân ở phía bên kia của bộ phận để thay đổi mọi thứ xung quanh.

Đối với các bộ phận lớn như bộ điều khiển vi mô, tôi đặt nó trong một khu vực trống lớn, sau đó chỉ đặt các bộ phận được kết nối ngay lập tức xung quanh nó. Điều này bao gồm mũ bypass và pha lê với mũ của nó, nếu có. Sau đó, bạn định hướng và di chuyển toàn bộ nhóm các bộ phận với nhau như một đơn vị từ đó trở đi.

Hoàn toàn bình thường khi đặt một số bộ phận ở những vị trí gồ ghề, sau đó quay lại và đóng gói chúng hiệu quả hơn khi nhiều bộ phận được đặt. Một lần nữa, toàn bộ quá trình là lặp đi lặp lại. Sau khi bạn đã có được một số kinh nghiệm và trực giác, các bước này sẽ diễn ra nhanh hơn. Mong đợi một vài thiết kế đầu tiên, đặc biệt là những thiết kế dày đặc, sẽ mất một thời gian.

Khi bạn có bố cục hợp lý với các dây dẫn không đi khắp nơi, hãy thực hiện một chút định tuyến thủ công các tín hiệu quan trọng. Tôi thường làm tất cả các nắp bypass trước, tất nhiên là phải gần với chân nguồn và chân tiếp đất mà chúng đang bỏ qua. Nếu bạn có một mặt phẳng mặt đất, thì bước tiếp theo là kết nối hầu hết các điểm mặt đất với mặt phẳng mặt đất với vias. Điều này chỉ để lại các dây không khí sẽ là dấu vết có thể định tuyến thực tế.

Tại thời điểm này, tùy thuộc vào kinh nghiệm của bạn, bạn định tuyến một số điều bạn có thể thấy sẽ là sự cố hoặc chỉ để bộ định tuyến tự động bay.

Tuy nhiên, bạn chưa sử dụng bộ định tuyến tự động để tạo tuyến cuối cùng, chỉ để hiển thị cho bạn các điểm có vấn đề. Tự động định tuyến tốt cũng là một quá trình lặp đi lặp lại. Bạn chạy bộ định tuyến tự động, xem nó gặp sự cố ở đâu, thực hiện một số định tuyến thủ công và có thể thay đổi vị trí, chạy lại bộ định tuyến tự động, v.v ... Cuối cùng, bạn hội tụ trên một tuyến đường đã hoàn thành. Bộ định tuyến tự động vẫn giúp bạn tiết kiệm thời gian đáng kể bằng cách thực hiện nhiều công việc nặng nề cho bạn.

Sau khi bạn có một giải pháp mà bạn cảm thấy thoải mái một cách hợp lý, bạn xem xét mọi thứ cẩn thận và tự làm sạch những thứ rõ ràng. Ví dụ, nếu bạn có một mặt phẳng mặt đất, bạn muốn không bị vón cục. Rất nhiều hòn đảo nhỏ tốt hơn một vài hòn đảo lớn hơn trong mặt phẳng mặt đất.

Mặc dù vậy, một lần nữa, đừng nghe tất cả những người giật đầu gối tôn giáo. Đi trước và sử dụng bộ định tuyến tự động, nhưng làm điều đó một cách cẩn thận và có trách nhiệm. Tôi làm kỹ thuật điện một cách chuyên nghiệp và đã sử dụng bộ định tuyến tự động theo cách nào đó có thể trên 95% tất cả các bảng tôi đã thiết kế. Bảng càng phức tạp, bộ định tuyến tự động càng là một công cụ có giá trị trong việc thực hiện công việc lẩm cẩm cho bạn. Chỉ không mong đợi nó sẽ làm tất cả các công việc. Và, bạn phải bắt đầu với vị trí tốt.

Bộ định tuyến tự động không phải là phép thuật. Và không nên được sử dụng để làm bảng đầy đủ. Trước tiên bạn cần định tuyến các bit quan trọng. Giống như sức mạnh, tốc độ cao và bỏ qua mũ. Sau đó, bạn có thể để tuyến đường tự động làm những thứ tẻ nhạt.
Các quy tắc thiết kế phải được thiết lập hoàn hảo để bộ định tuyến tự động hoạt động chính xác.

Bây giờ có vẻ như bạn đã đặt ngẫu nhiên các thành phần. Bạn nhận được kết quả tốt hơn nhiều nếu bạn nhóm các thành phần, hoặc ít nhất là đặt chúng trên lưới. Ví dụ,

• U3, rất có thể là một bộ điều chỉnh điện áp, sẽ có một số C gần. Chúng không nhìn rất gần.
• U7 và U8 rất có thể có nắp bypass. Những cái đó ở đâu?
• Có một bộ sưu tập chữ R ở phía bên tay phải. Nếu đây là cho một mạng điện trở, tại sao không đặt chúng trong một lưới vuông? Nếu bạn giữ một khoảng trống ở giữa, bạn có thể thường xuyên định tuyến chúng bằng tay.
  Thí dụ:
  

Tôi khuyên bạn nên xem một số bảng chuyên nghiệp (phân tích một số thiết bị thử nghiệm) hoặc phần cứng mở chất lượng và có thể một số video bố trí pcb. Từ EEVblog chẳng hạn.

Ít nhất bạn đang làm việc với một kích thước bảng được xác định với gắn kết, tốt! Đó là một người mới bắt đầu cổ điển nhầm định tuyến một bảng mà không bị hạn chế kích thước và suy nghĩ về bao vây khi bảng đã được thực hiện.

Bạn đã phạm phải một trong những sai lầm lớn nhất mà một người mới có thể mắc phải, và đó là tin tưởng vào thiết bị tự động để thực hiện công việc cho bạn. Đây là một sự hiểu lầm rất lớn giữa những người có sở thích và đó là autorouter dành cho người mới bắt đầu. Trong thực tế, nó là hoàn toàn ngược lại. Chỉ người dùng chuyên gia Altium (và các gói khác) mới có thể sử dụng đúng cách và vào thời điểm họ trở thành chuyên gia, họ thường dễ dàng di chuyển bằng tay hơn. Người mới bắt đầu LUÔN LUÔN bắt đầu bằng tay. KHÔNG SỬ DỤNG AUTOROUTER.

Để giúp bạn định tuyến bảng của mình, tôi khuyên bạn nên bắt đầu bằng cách đặt các bộ phận có vị trí quan trọng (chủ yếu là các đầu nối). Bất cứ điều gì bạn BIẾT bạn cần đặt ở một vị trí chính xác và không thể di chuyển dù chỉ một vài milimét. Sau đó bắt đầu nhóm các thành phần còn lại thành các phần nhỏ. Ví dụ: nhóm tất cả các thành phần được kết nối trực tiếp hoặc liên quan đến IC U1 với nhau (ra khỏi bảng), sắp xếp nó sao cho các luồng khí ngắn và thẳng (không giao nhau), sau đó định tuyến chúng lại với nhau (ra khỏi bảng ). Làm điều này cho tất cả các mô-đun khác nhau (hoặc ít nhất một vài lần) và sau đó di chuyển các mô-đun lên bảng dưới dạng các nhóm thành phần đến một nơi có ý nghĩa. Khi bạn di chuyển các mô-đun đã được định tuyến lên bảng, bạn sẽ có thể định vị lại các nhóm sao cho luồng không khí giữa chúng ngắn và thẳng, và bạn lặp lại quy trình để định tuyến các "mô-đun" giống như bạn đã thực hiện các thành phần trong mỗi mô-đun. Giữ điều này và cuối cùng bạn sẽ có một thiết kế sạch sẽ, chu đáo với vias tối thiểu và luồng tín hiệu hợp lý.

Và để trả lời câu hỏi thực tế của bạn, không - không có quá nhiều trên bảng đó. Trên thực tế, điều đó khá thưa thớt so với một số trong những người tôi đã làm việc. Bạn chỉ cần thông minh về vị trí thành phần của mình để giảm thiểu số lượng vias bạn cần và số lượng bản nhạc lặp xung quanh. Như những người khác đã đề cập, thu nhỏ vias của bạn. Khoan 0,2mm là rất nhiều cho hầu hết các vias.

Một viễn cảnh kinh tế:

Vì vậy, đây là một dự án sở thích.

Trong trường hợp này, hãy xem xét số giờ bạn sẽ dành để thực hiện bố cục của mình so với chi phí của một bảng lớn hơn một chút. Một số nhà sản xuất (như pcbway) thậm chí sẽ tính phí tương tự cho bạn với bảng 80x100mm hoặc 100x100mm, do đó việc tăng kích thước có thể miễn phí.

Nếu bạn dành một ngày nỗ lực để cố gắng đặt nó trên một bảng nhỏ hơn để tiết kiệm 2 đô la cho chi phí PCB, hãy thư giãn! Làm cho bảng của bạn lớn hơn. Nó không quan trọng nếu có một số không gian không sử dụng. Nó không cần phải trông gọn gàng và chật chội ...

... ở trên hiện đã lỗi thời kể từ khi bạn nói vị trí bao vây và đầu nối của bạn đã được sửa, do đó:

Nếu đây là dự án sở thích của tôi, tôi sẽ đi 4 lớp (50 đô la, đáng giá, thời gian so với tiền bạc) để giữ một mặt phẳng khỏe mạnh và không phải mất quá nhiều thời gian để nghĩ về EMI. Tôi biết nó nghe có vẻ hơi vô lý, nhưng 4 lớp ngày nay quá rẻ đến nỗi nó thực sự có ý nghĩa trong bối cảnh sở thích khi bạn muốn nó hoạt động lần đầu tiên mà không bị đau đầu, các vấn đề EMI và không mất quá nhiều thời gian. Nó cũng giúp theo những cách tinh tế: cơ hội bạn mắc lỗi lớn trong tiếng ồn / EMI sẽ thấp hơn nhiều.

Nếu nó ở trong môi trường ô tô, sẽ có rất nhiều tiếng ồn (như bugi ...) vì vậy bạn thực sự muốn có một mặt phẳng hoàn toàn. Đặc biệt là nếu bạn muốn có được tiếng ồn thấp trên bài đọc ADC. Hãy nhớ GND tức là 0V là tài liệu tham khảo của bạn, do đó, dấu vết trên mặt đất khá chắc chắn đảm bảo trở kháng cao trong GND, do đó GND ở các điện áp khác nhau ở mọi nơi tùy thuộc vào dòng điện chạy trong nó, do đó rất khó đọc ADC (nếu nó thậm chí hoạt động).

Về câu hỏi của bạn về vị trí thành phần. Vị trí thành phần (như những người khác đã nói quá) là 80% của định tuyến. Trước khi nghĩ ra vị trí một phần thích hợp và mọi thứ khác rơi vào vị trí.

Một khi các thành phần được đặt theo cách chiến lược, bạn sẽ tìm thấy hai kết quả ở đây. 1) Giáo dục bộ định tuyến tự động Altium sẽ mất nhiều thời gian hơn so với chỉ định tuyến bằng tay. 2) Định tuyến chỉ rơi vào vị trí w / a giảm qua số lượng và không có chuyến đi ngắm cảnh (X, Y & Z) với Cu. dấu vết / dây dẫn.

Không đề cập đến việc dọn dẹp sau khi bộ định tuyến tự động có cách của nó; Tôi đã thấy nhiều điều kỳ lạ mà bộ định tuyến tự động làm và nó thực sự làm tôi sợ. Có, tôi đã sử dụng AR (trong một khoảng thời gian) nhưng chỉ trên các công cụ linh tinh một đầu và tương tự.

IMHO, đưa bộ định tuyến tự động Altium lên Bắc Cực, đục một lỗ trên băng và ném nó vào.