Consejos para pasar del nido de ratas a PCB enrutado

¿Alguien puede ofrecer estrategias útiles para pasar de un nido de ratas a un PCB enrutado?

(Estoy usando Eagle y tengo como objetivo hacer PCB de una o dos caras en casa)

Dibujar el esquema está bien, pero cuando se trata de enrutar las pistas, se siente como desentrañar una bola gigante de lana.

Un recurso al que remito a las personas con bastante frecuencia es el Tutorial de diseño de PCB de David Jones .

Mucha información buena sobre la colocación de componentes, enrutamiento, tolerancias, capas, etc.

Solo para reiterar lo que otros han dicho, y D. Jones también dice, todo comienza con la colocación de componentes. Esté dispuesto a desgarrar, mover componentes, comenzar de nuevo, etc. No se vuelva perezoso o terco e intente forzar esa clavija redonda en un agujero cuadrado. Si la ruta se vuelve difícil, probablemente haya una forma de mover o rotar las partes para que de repente se vuelva más fácil.

Me gusta comenzar poniendo mi esquema frente a mí. Por lo general, desea que sus partes se organicen de tal manera que los rastros no tengan que ir más allá de lo necesario.

Por lo general, cuando las personas hacen esquemas, intentan hacer que sus esquemas sean "bonitos". Diseñar su tablero de la misma manera que su esquema suele ser un muy buen comienzo. Pero, antes de hacer eso, mire cualquier cosa con la que necesite interactuar realmente, puertos USB, puertos de programación, botones, etc. y colóquelos donde sea mejor para el producto final.

Una vez que tenga sus partes distribuidas, comience por enrutar los rastros más importantes. Estos rastros son aquellos que tienen datos de alta velocidad y preferiría que no salten a diferentes lados del tablero.

Después de que haya establecido esos rastros, dirija sus rastros de poder. En este punto, debería ser capaz de encontrar la mejor manera de enrutar cualquier cosa restante.

Por lo general, me lleva 3 o 4 iteraciones de diseñar un tablero antes de estar contento con lo que he hecho. Cada vez que lo hago, aprendo formas particulares en que se deben enrutar las trazas para simplificar el enrutamiento.

Como nota final, si tiene la capacidad de hacerlo, esté dispuesto a cambiar qué pines se conectan a un periférico. Por ejemplo, si tiene un LED conectado a un microcontrolador, debe intentar usar un pin que esté más cerca del lugar donde desea colocar el LED en la placa. Muchas veces no tienes esta libertad, pero es algo que debes intentar hacer si puedes.

Coloque los componentes como desee para que su diseño "tenga sentido" desde el punto de vista de la usabilidad. Haga que los componentes polarizados siempre tengan la misma orientación. Coloque los conectores en el perímetro de su placa, haga que los chips IC tengan una orientación constante.

Luego, deje que el enrutador automático haga su magia, configurando el DRC para usar anchos de trazo que son grandes inicialmente (me gusta comenzar alrededor de 20mil). Si no puede llegar al 100% enrutado, escriba "ripup"; en la línea de comando para llevarlo de regreso a un nido de ratas y cambiar el DRC para reducir progresivamente los anchos de rastreo hasta que el enrutador automático esté satisfecho.

Sé que muchas personas "difíciles" tienen "problemas" con el enrutador automático, pero creo que hace un gran trabajo. A menos que esté haciendo E / S digital con un ancho de banda realmente alto o tal vez un diseño de RF, la ruta que toma la señal rara vez será motivo de preocupación para usted. Sin embargo, sería un poco cuidadoso al colocar cosas como cristales cerca de los pines de los chips IC que están utilizando.

Solo voy a enumerar algunos consejos aquí sin ningún orden en particular:

• Determine su estrategia de poder / terreno primero. Siempre que sea posible, use una potencia y un plano de tierra. Si se adhiere a un tablero de 2 lados, use un vertido en el fondo y recuerde quitar cualquier cobre huérfano. Su objetivo es tener siempre el camino más corto hacia el suelo. Las señales de frecuencia más alta seguirán la ruta de inductancia más baja a tierra, no la resistencia más baja. Es posible que deba agregar condensadores de desacoplamiento adicionales.

• Haga su diseño en una cuadrícula, haga que el tamaño de la cuadrícula sea un múltiplo de su tamaño de traza más pequeño. Haz trazos más grandes como múltiplos de tu cuadrícula.

• Coloque componentes con especial atención a las señales de alta frecuencia o buses con alta capacitancia, cualquiera que requiera que considere los efectos de la línea de transmisión. Algunos ejemplos: bus I2C que se conecta a muchos chips (3-4 +), incluso si es un bus de baja velocidad. Buses SPI a 1 MHz o más, especialmente, buses I2S, distribución de reloj, osciladores de cristal, USB, ethernet, buses de memoria, etc.

• Los enrutadores de autor apestan. Son útiles si tiene 25 señales GPIO que son solo control de encendido y apagado y realmente no le importa a dónde van, incluso entonces es probable que se rasque la cabeza al mirar lo que hizo. Nunca permita que enrute líneas de energía o de señal. He usado altiums, orcas y águilas, todos son bastante malos.

• Nunca, nunca, a menos que realmente sepa lo que está haciendo, use un plano de tierra dividido, incluso si la hoja de datos de ADC / DAC dice que necesita tierras analógicas y digitales separadas. Presta atención a los caminos de retorno al suelo pero no dividas el avión.

• Si tiene que usar un plano de potencia dividido debido a áreas de múltiples voltajes de suministro: Ningún rastro de señal puede cruzar la división en una capa adyacente. No importa cuál sea el rastro o lo que hace, no cruce esa división. Ponga fuera de las capas afectadas para hacer cumplir esto.

• Al colocar componentes, puede ayudar diseñar primero el componente y sus circuitos estrechamente asociados, luego moverlos al tablero como un grupo. Por ejemplo, con una fuente de alimentación conmutada, el propio CI a menudo es muy pequeño, pero también debe considerar el diseño de los circuitos de soporte externo, que a menudo deben mantenerse muy cerca junto con las rutas de corriente controladas. Por lo tanto, primero diseñe toda la parte del circuito fuera de las dimensiones de la placa para que tenga una buena idea de cuánto espacio realmente necesita. Haga lo mismo para todos los circuitos integrados, ya que incluso las tapas de desacoplamiento pueden ocupar más espacio del que cree que lo harán.

No voy a entrar en el gran detalle que todos los demás tienen. Han hecho un gran trabajo al discutir un método.

Me gustaría vincularlo a una nota de aplicación creada por Intel que me ayudó, cuando estaba comenzando, a pensar en las cosas que debería hacer primero. Si desea otras fuentes, simplemente comente y puedo mostrarle a dónde he ido desde allí para mejorar realmente mi técnica. Sin embargo, esto puede mostrarle cómo obtener la calidad de una placa de 4 capas con tierra y un plano de potencia de una placa de 2 capas bien diseñada.

No soy un experto, pero este es el enfoque que sigo y funciona ...

1. Enrutar las pistas más importantes primero comenzando con rieles de potencia y tierra

2. Pase el suelo alrededor del borde del tablero donde sea posible (pero no tan cerca como para tocar el borde)

3. El siguiente paso es dividir el circuito en bloques funcionales

4. Organice los bloques de modo que las conexiones entre ellos sean lo más simples posible.

5. Luego usaría el enrutamiento automático para verificar el diseño: el enrutamiento automático debería tener éxito con unos segundos (digamos menos de 60, aunque esto obviamente depende de la complejidad de su circuito) si su ubicación es buena (tenga en cuenta que uso Protel 99se, no estoy familiarizado con el águila, por lo que el tiempo de enrutamiento automático puede variar)

6. Luego deshaga la ruta automática ... y la ruta manual ... primero enrutando las pistas dentro de los bloques funcionales y luego las conexiones entre los bloques.

Un viejo dicho es que el diseño es 90% de colocación y 10% de enrutamiento, tómese el tiempo para obtener la ubicación correcta y el resto se colocará en su lugar.

Una estrategia útil al colocar una placa es colocar primero los componentes más grandes y los conectores, luego los componentes más pequeños como Rs y Cs. La colocación de componentes es muy importante. Al enrutar, comience con las redes críticas como el poder, la tierra y cualquier reloj. Luego, comience a enrutar las redes más cortas, dejando la más larga para durar.

Además, a menudo encontrará pautas de ubicación y enrutamiento en la hoja de datos de los circuitos integrados que requieren algunos componentes periféricos externos. Creo que aún no se mencionó. Y desde mi experiencia, no sugeriría usar el enrutador automático. Se dijo que es bueno para principiantes, pero en mi opinión lo contrario es el caso. Hay tantas "mejores prácticas" que la mayoría de los enrutadores no tienen conocimiento.

Como me enfrenté a conseguir que un PCB fuera aprobado por EMV por primera vez, sé que es importante prestar atención a los detalles y cómo la mayoría de los enrutadores automáticos arruinarían esos detalles.