Estoy haciendo mi primer diseño de PCB (usando Altium) y finalmente he pasado la etapa de enrutador automático. El resultado es un desastre y faltan algunas redes y violaciones de las reglas de diseño. ¿He empacado demasiado en este tablero o solo necesito repensar la ubicación de mi componente?
El tablero es de dos capas.
Estoy atrapado con un recinto muy específico y no podré agrandar la placa en el eje xy.
Esta es una placa de hobby, pero tengo una configuración de soldadura SMD completa en casa (buen alcance y todo) La ubicación del conector es parte del gabinete (de lo contrario, esas serían las primeras cosas en moverse). Es un reemplazo directo para un sistema de monitoreo de motor más antiguo. Toma medidas principalmente de termopares y termistores. El chip grande en el centro es un ATmega2560 que funciona a 16 MHz.
ACTUALIZAR:
Gracias por todos los aportes. Reorganicé el tablero y me mudé a 4 capas. Luego lo enruteé todo a mano. ¡Se ve mucho mejor ahora!
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Respuestas:
Supongo que está utilizando el enrutador automático porque cree que le ahorrará tiempo. Pero tengo algunas malas noticias: se dice que el diseño de PCB es 80% de colocación de componentes, 20% de enrutamiento. No puede simplemente abofetear componentes, debe pensar en cómo se conectan las señales y si coloca los componentes correctamente, el diseño "fluirá" desde esta ubicación. Entonces, si tiene una buena ubicación, tiene su ruta de inmediato y podría hacerlo usted mismo (o al menos grandes partes de ella) mientras realiza este diseño.
Los autorrutadores son un dolor. Nunca he visto a personas que las usen con éxito, especialmente las integradas como la que se encuentra en Altium (aunque recientemente mostraron una nueva herramienta, ¿eso podría ayudar?). Además, la colocación de componentes es vital.
Un problema con cualquier diseño automático o síntesis de circuito es que el programa solo hará lo que le dices, y si no lo dices todo, hará cosas estúpidas. Tus reglas deben ser perfectas . Sus limitaciones deben estar completas . Todos los requisitos que tenga deben establecerse en forma de reglas y directivas. A menudo, es posible que no se dé cuenta de cuánto sabe / requiere implícitamente: no dirija las señales de alimentación por todo el tablero. merodeando por un montón de circuitos analógicos: la lista continúa.
Su ubicación parece descuidada: tome este ejemplo:
Si voltea R17, la traza que va de R17 a R18 no necesitaría cruzar la traza que va de R17 a D1. R19 parece estar en paralelo con C12; quizás esto es algo que puede usar para simplificar el diseño, poniéndolos físicamente paralelos entre sí. Mover R19 por encima o por debajo de C12 también facilitaría el enrutamiento de C18. C17 también parece que podría voltearse 180 grados para que no requiera trazas cruzadas. Girar D1 90 grados en el sentido de las agujas del reloj podría facilitar el enrutamiento de ese rastro desde el pin "central" hasta R17. Y tiene un montón de espacio no utilizado debajo de estos componentes, ¿por qué no usarlo y mover un poco todo el ensamblaje? ¿Recuerdas lo que dije sobre el 80% de ubicación, el 20% de enrutamiento real?
Además, parece que su ruta automática simplemente se dio por vencida. Tomar como ejemplo:
Hay mucho espacio para separar estos rastros. Esto no debería ser un problema, y cualquiera puede ver que solo tiene que mover el rastro izquierdo una fracción hacia la izquierda, y el error se solucionará.
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A diferencia de lo que otros han dicho, usar el enrutador automático no es el problema. Tienen razón en que no puede simplemente lanzar un diseño completo al enrutador automático y esperar que resuelva todo por usted. Pero, cuando se usan correctamente, los enrutadores automáticos son herramientas legítimas y que ahorran tiempo. No escuches a los que dicen que no debes usar el enrutador automático.
Su problema es que trató de meter demasiadas cosas en un tablero de 2 capas. Esperar enrutar tantos pines que se espacian estrechamente en 2 capas es muy poco realista.
El otro problema es que no consideró el diseño con suficiente cuidado. Esto es más difícil de evaluar mirando sus imágenes, pero parece bastante probable.
Por un lado, hay muy poco espacio alrededor del chip denso. Incluso con múltiples capas, habrá congestión alrededor de ese chip. En algún momento, incluso enruto manualmente los rastros de un chip denso para expandirlos un poco, luego veo cómo el enrutador automático puede manejarlo.
Sin embargo, la primera regla del buen enrutamiento es un buen diseño . No puede simplemente colocar partes en algún lugar, luego conectarlas de alguna manera en el enrutamiento más tarde. Un buen diseño es algo que aprenderá y obtendrá cierta intuición a medida que realice más diseños. Para los primeros diseños, es útil tener mucho espacio. No tienes
Las partes grandes a menudo son flexibles en sus asignaciones de clavijas. Esto suele ser cierto para los microcontroladores y FPGA. En algunos casos, he imprimido una imagen de pinout de una gran parte. Luego tomé notas a su alrededor correspondientes a la ubicación aproximada de las cosas a las que tenía que conectarse en el tablero. Taché todos los pines fijos, como alimentación, tierra, MCLR, etc. Luego asigné cuidadosamente los pines suaves en función de la proximidad a la cosa a la que tenían que conectarse.
Esto puede ser un proceso iterativo. Puede llegar a la mitad de la pieza y darse cuenta de que tiene un alfiler corto en una dirección. Eso puede requerir la reasignación de pines en el otro lado de la pieza para cambiar las cosas.
Para partes grandes como microncontroladores, lo coloco en un área grande y vacía, luego coloco solo sus partes conectadas inmediatamente a su alrededor. Esto incluye las tapas de derivación y el cristal con sus tapas, si corresponde. Luego, orienta y mueve todo ese grupo de partes como una unidad a partir de ese momento.
Es perfectamente normal colocar algunas partes solo en posiciones aproximadas, luego regresar y empacarlas de manera más eficiente a medida que se colocan más partes. Nuevamente, todo el proceso es iterativo. Después de haber adquirido algo de experiencia e intuición, estos pasos serán más rápidos. Espere que los primeros diseños, especialmente los densos, tomen un tiempo.
Una vez que tenga un diseño razonable con cables de aire que no se crucen por todo el lugar, realice un pequeño enrutamiento manual de señales importantes. Por lo general, primero hago todas las tapas de derivación, que por supuesto ya deberían estar cerca de los pines de alimentación y tierra que están pasando por alto. Si tiene un plano de tierra, el siguiente paso es conectar la mayoría de los puntos de tierra al plano de tierra con vías. Esto deja solo los cables de aire que serán trazas enrutables reales.
En este punto, dependiendo de su experiencia, puede enrutar algunas cosas que puede ver que serán problemas o simplemente dejar volar el enrutador automático.
Sin embargo, todavía no está utilizando el enrutador automático para crear la ruta final, solo para mostrarle los puntos problemáticos. El buen enrutamiento automático también es un proceso iterativo. Ejecutas el enrutador automático, ves dónde se mete en problemas, haces un enrutamiento manual y tal vez cambios de ubicación como resultado, ejecutas el enrutador automático nuevamente, etc. Eventualmente converges en una ruta completa. El enrutador automático aún le ha ahorrado mucho tiempo al hacer gran parte del trabajo duro por usted.
Después de tener una solución con la que se sienta razonablemente cómodo, observa todo cuidadosamente y limpia manualmente las cosas obvias. Por ejemplo, si tiene un plano de tierra, no desea que se agrupen las vías. Muchas islas pequeñas son mejores que unas pocas islas más grandes en el plano de tierra.
Sin embargo, una vez más, no escuches a todos los que se ponen de rodillas religiosos. Siga adelante y use el enrutador automático, pero hágalo con cuidado y responsabilidad. Realizo ingeniería eléctrica profesionalmente, y he utilizado el enrutador automático de alguna manera, probablemente en más del 95% de todas las placas que he diseñado. Cuanto más complicada sea la placa, más el enrutador automático es una herramienta valiosa para hacer el trabajo duro por usted. Simplemente no esperes que haga todo el trabajo. Y, debes comenzar con una buena ubicación.
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"Don't listen to the knee-jerkers that say not to use the auto-router."Solo digo esto cuando el escritor claramente todavía no tiene las habilidades necesarias para configurarlo correctamente. Como dije en mi respuesta, los enrutadores automáticos son para diseñadores experimentados, no para aficionados o principiantes.El enrutador automático no es mágico. Y no debe usarse para hacer tablas completas. Primero debe enrutar los bits importantes usted mismo. Como potencia, alta velocidad y bypass. Entonces puedes dejar que la ruta automática haga las cosas tediosas.
Las reglas de diseño deben configurarse sin problemas para que el enrutador automático funcione correctamente.
Ahora parece que has colocado aleatoriamente los componentes. Obtendrá resultados mucho mejores si agrupa los componentes, o al menos los coloca en una cuadrícula. Por ejemplo,
Ejemplo:
Recomiendo ver algunas placas profesionales (desmontar algunos equipos de prueba) o hardware abierto de calidad y tal vez algunos videos de diseño de pcb. Desde el EEVblog por ejemplo.
Al menos estás trabajando con un tamaño de placa definido con soportes, ¡bien! Es un error clásico de principiantes enrutar un tablero sin restricciones de tamaño y pensar en el recinto cuando el tablero ya está hecho.
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Has cometido uno de los mayores errores que puede cometer un novato, y eso es confiar en la ruta automática para que haga tu trabajo por ti. Este es un gran malentendido entre los aficionados, y es que la ruta automática es para principiantes. En realidad es exactamente lo contrario. Solo los usuarios expertos de Altium (y otros paquetes) pueden usarlo adecuadamente, y para cuando se conviertan en expertos, a menudo es más fácil para ellos enrutar a mano de todos modos. Los principiantes SIEMPRE deben comenzar a mano. NO UTILICE EL AUTOROUTER.
Para ayudarlo a enrutar su placa, sugiero comenzar colocando las partes en posición crítica (conectores, principalmente). Todo lo que SABE que necesita se coloca en un lugar exacto y no se puede mover ni siquiera unos pocos milímetros. Luego comience a agrupar los componentes restantes en pequeñas secciones. Por ejemplo, agrupe todos los componentes directamente conectados o relacionados con el U1 IC (fuera del tablero), organícelo de modo que los cables aéreos sean cortos y rectos (no se crucen), y luego enrutelos juntos (fuera del tablero) ) Haga esto para todos los módulos diferentes (o al menos algunos a la vez), y luego mueva los módulos a la placa como grupos de componentes a un lugar que tenga sentido. A medida que mueva los módulos ya enrutados a la placa, podrá volver a colocar los grupos para que los cables aéreos entre ellos sean cortos y rectos, y repite el proceso para encaminar los "módulos" juntos tal como lo hizo con los componentes dentro de cada módulo. Siga así y, finalmente, tendrá un diseño bien pensado y limpio con vias mínimas y flujo de señal lógica.
Y para responder a su pregunta real, no, no hay demasiado en ese foro. De hecho, eso es bastante escaso en comparación con algunos de los que he trabajado. Solo necesita ser inteligente con respecto a la ubicación de sus componentes para minimizar la cantidad de vías que necesita y la cantidad de pistas en bucle. Como otros han mencionado, reduzca sus prejuicios. Un taladro de 0.2 mm es suficiente para la mayoría de las vías.
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Una perspectiva económica:
Entonces, este es un proyecto de pasatiempo.
En este caso, considere la cantidad de horas que pasará haciendo su diseño frente al costo de una tabla un poco más grande. Algunos fabricantes (como pcbway) incluso le cobrarán lo mismo por una placa de 80x100mm o 100x100mm, por lo que el aumento de tamaño puede ser gratuito.
Si pasa un día de esfuerzo tratando de colocarlo en una placa más pequeña para ahorrar $ 2 en costos de PCB, ¡simplemente relájese! Haz tu tabla más grande. No importa si hay algún espacio no utilizado. No tiene que verse todo ordenado y apretado ...
... lo anterior ahora está obsoleto, ya que dijiste que tu gabinete y la ubicación del conector fueron reparados, por lo tanto:
Si este fuera mi proyecto de pasatiempo, iría a 4 capas ($ 50, vale la pena, tiempo frente a dinero) para mantener un plano de tierra saludable y no tener que pasar demasiado tiempo pensando en EMI. Sé que suena un poco absurdo, pero 4 layer es tan barato en estos días que realmente tiene sentido en un contexto de pasatiempo cuando quieres que funcione la primera vez sin dolores de cabeza, problemas de EMI y sin pasar demasiado tiempo. También ayuda de maneras sutiles: las posibilidades de que cometas un gran error en ruido / EMI serán mucho menores.
Si se encuentra en un entorno automotor, espere mucho ruido (como bujías ...), por lo que realmente desea un plano de tierra completo. Especialmente si desea obtener poco ruido en las lecturas de ADC. Recuerde GND, es decir, 0 V es su referencia, por lo que las trazas de tierra delgadas garantizan una alta impedancia en GND, por lo tanto, GND está a diferentes voltajes en todas partes dependiendo de la corriente que fluye en él, por lo tanto, lecturas de ADC muy ruidosas (si incluso funciona).
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En términos de su pregunta de colocación de componentes. La colocación de componentes (como otros han dicho también) es el 80% de la ruta. Colocación de piezas adecuada previamente pensada y todo lo demás encaja.
Una vez que los componentes se colocan de manera estratégica, encontrará dos resultados aquí. 1) La educación del enrutador automático Altium tomará mucho más tiempo que el enrutamiento manual. 2) El enrutamiento simplemente cae en su lugar con una reducción por conteo y sin viajes panorámicos (X, Y y Z) con el Cu. rastros / conductores.
Sin mencionar la limpieza después de que el enrutador automático haya terminado; He visto muchas cosas extrañas que hace el enrutador automático y realmente me asusta. Sí, he usado el AR (en un apuro de tiempo) pero solo en cosas misceláneas de un solo extremo y similares.
En mi humilde opinión, tome el enrutador automático Altium hasta el Polo Norte, corte un agujero en el hielo y tírelo.
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