ฉันวางเค้าโครง PCB นี้มากเกินไปหรือไม่

ฉันกำลังเลย์เอาต์ PCB แรกของฉัน (โดยใช้ Altium) และในที่สุดก็ผ่านขั้นตอนเราเตอร์อัตโนมัติ ผลที่ได้คือไม่เป็นระเบียบและมีอวนที่ขาดหายไปและการละเมิดกฎการออกแบบ ฉันบรรจุมากเกินไปในบอร์ดนี้หรือฉันต้องคิดอีกครั้งในการจัดวางองค์ประกอบของฉัน

กระดานสองชั้น

ฉันติดอยู่กับตู้ที่เฉพาะเจาะจงมากและจะไม่สามารถทำให้บอร์ดใหญ่ขึ้นในแกน xy

นี่คือคณะกรรมการงานอดิเรก แต่ฉันมีการติดตั้งการบัดกรี SMD แบบเต็มรูปแบบที่บ้าน ตำแหน่งของตัวเชื่อมต่อเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่แนบมา มันเป็นการทดแทนแบบดรอปอินสำหรับระบบตรวจสอบเครื่องยนต์รุ่นเก่า ใช้การวัดส่วนใหญ่มาจากเทอร์โมคับเปิลและเทอร์มิสเตอร์ ชิปขนาดใหญ่ที่อยู่ตรงกลางคือATmega2560ทำงานที่ 16 MHz

UPDATE:

ขอบคุณสำหรับการป้อนข้อมูลทั้งหมด ฉันจัดบอร์ดใหม่และย้ายไปเป็น 4 เลเยอร์ จากนั้นฉันส่งทุกอย่างด้วยมือ มันดูดีขึ้นมากในขณะนี้!

ฉันคิดว่าคุณกำลังใช้ autorouter เพราะคุณคิดว่ามันจะช่วยประหยัดเวลาของคุณ แต่ฉันมีข่าวร้าย: มีการกล่าวว่าเค้าโครง PCB นั้นเป็นการจัดวางองค์ประกอบ 80% กำหนดเส้นทาง 20% คุณไม่สามารถตบส่วนประกอบได้คุณต้องคิดว่าสัญญาณเชื่อมต่อกันอย่างไรและถ้าคุณวางส่วนประกอบให้ถูกต้องเค้าโครงจะ "ไหล" จากตำแหน่งนี้ ดังนั้นหากคุณมีตำแหน่งที่ดีคุณมีเส้นทางของคุณทันทีและอาจทำเอง (หรืออย่างน้อยส่วนใหญ่ของมัน) ในขณะที่ทำรูปแบบนี้

Autorouters เป็นความเจ็บปวด ฉันไม่เคยเห็นผู้คนใช้งานพวกเขาอย่างประสบความสำเร็จ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่มีอยู่ภายในเช่นเดียวกับสิ่งที่คุณพบใน Altium (แม้ว่าพวกเขาจะแสดงเครื่องมือใหม่เมื่อเร็ว ๆ นี้ดังนั้นมันอาจช่วยได้) นอกจากนี้การจัดวางองค์ประกอบมีความสำคัญ

ปัญหาอย่างหนึ่งของการจัดวางอัตโนมัติหรือการสังเคราะห์วงจรคือโปรแกรมจะทำสิ่งที่คุณบอกเท่านั้น - และถ้าคุณไม่บอกทุกอย่างมันจะทำสิ่งที่โง่ กฎของคุณจะต้องสมบูรณ์แบบ ข้อ จำกัด ของคุณจะต้องสมบูรณ์สมบูรณ์ทุกความต้องการของคุณจะต้องมีการวางในรูปแบบของกฎและคำสั่ง บ่อยครั้งที่คุณอาจไม่ทราบว่าคุณต้องการรู้ / ต้องการโดยปริยาย - อย่าส่งสัญญาณพลังงานไปรอบ ๆ บอร์ด - การเชื่อมต่อระหว่างตัวเก็บประจุแยกและตัวจ่ายไฟของชิปต้องสั้นที่สุดและไม่ไป การวนรอบวงจรแอนะล็อก - รายการดำเนินต่อไป

ตำแหน่งของคุณดูเลอะเทอะ - ยกตัวอย่างนี้:

หากคุณต้องพลิก R17 การติดตามที่ไปจาก R17 ถึง R18 ไม่จำเป็นต้องข้ามการติดตามจาก R17 ถึง D1 R19 ดูเหมือนจะขนานกับ C12 - บางทีนี่อาจเป็นสิ่งที่คุณสามารถใช้เพื่อทำให้การจัดวางง่ายขึ้นโดยทำให้พวกมันขนานกัน การย้าย R19 เหนือหรือใต้ C12 จะทำให้เส้นทาง C18 ง่ายขึ้นเช่นกัน C17 ก็ดูเหมือนว่ามันจะพลิกได้ 180 องศาโดยที่มันไม่จำเป็นต้องมีร่องรอยข้าม การหมุน D1 90 องศาตามเข็มนาฬิกาอาจช่วยให้ง่ายต่อการจัดเส้นทางที่ติดตามจากหมุด "กึ่งกลาง" ถึง R17 และคุณมีพื้นที่ว่างที่ไม่ได้ใช้ภายใต้ส่วนประกอบเหล่านี้ทำไมไม่ใช้มันแล้วขยับส่วนประกอบทั้งหมดลงเล็กน้อย จำสิ่งที่ฉันพูดถึงตำแหน่ง 80% เส้นทางจริง 20% ได้ไหม

นอกจากนี้ดูเหมือนว่า autorouter ของคุณเพิ่งจะยอมแพ้ ยกตัวอย่างเช่น

มีพื้นที่มากพอที่จะแยกร่องรอยเหล่านี้ออกจากกัน นี่ไม่ควรเป็นปัญหาและใคร ๆ ก็สามารถเห็นว่าคุณเพียงแค่ต้องย้ายเศษส่วนที่เหลือไปทางซ้ายและจะแก้ไขข้อผิดพลาดได้

ไม่เหมือนกับที่คนอื่นพูดว่าการใช้เราเตอร์อัตโนมัติไม่ใช่ปัญหา พวกเขาอยู่ในที่ที่คุณไม่สามารถโยนการออกแบบทั้งหมดที่เราเตอร์อัตโนมัติและคาดหวังว่ามันจะแก้ปัญหาทุกอย่างให้คุณ แต่เมื่อใช้อย่างถูกต้องเราเตอร์อัตโนมัติเป็นเครื่องมือที่ถูกต้องและประหยัดเวลา อย่าฟัง jerkers ที่พูดว่าอย่าใช้เราเตอร์อัตโนมัติ

ปัญหาของคุณคือคุณพยายามยัดเยียดสิ่งต่าง ๆ มากเกินไปบนบอร์ด 2 เลเยอร์ คาดว่าจะมีเส้นทางที่หมุดจำนวนมากซึ่งอยู่ห่างกันเป็น 2 ชั้นอย่างใกล้ชิดนั้นไม่สมจริง

ปัญหาอื่น ๆ คือคุณไม่ได้พิจารณาเลย์เอาต์อย่างรอบคอบเพียงพอ การประเมินนี้ทำได้ยากขึ้นโดยดูที่รูปภาพของคุณ แต่ดูเหมือนว่าจะเป็นไปได้

สำหรับสิ่งหนึ่งมีห้องเล็ก ๆ อยู่รอบ ๆ ชิปหนาแน่น แม้จะมีหลายชั้นก็จะมีความแออัดรอบ ๆ ชิปนั้น บางครั้งฉันยังเส้นทางมือร่องรอยจากชิปหนาแน่นเพื่อขยายออกเล็กน้อยจากนั้นดูว่าเราเตอร์อัตโนมัติสามารถจัดการได้อย่างไร

อย่างไรก็ตามกฎข้อแรกของการกำหนดเส้นทางที่ดีเป็นรูปแบบที่ดี คุณไม่สามารถทิ้งเสียงแตกบางส่วนจากนั้นเชื่อมต่อพวกมันในเส้นทางในภายหลัง เลย์เอาต์ที่ดีคือสิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้และรับปรีชาจากการออกแบบเพิ่มเติม สำหรับการออกแบบแรก ๆ มันช่วยให้คุณมีพื้นที่เหลือเฟือ คุณไม่ได้

ส่วนใหญ่มักจะมีความยืดหยุ่นในการกำหนดพิน สิ่งนี้มักเป็นจริงสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์และ FPGA ในบางกรณีฉันพิมพ์ภาพพินท์ที่มีขนาดใหญ่ จากนั้นฉันก็ทำโน้ตรอบ ๆ ซึ่งสอดคล้องกับตำแหน่งที่หยาบของสิ่งต่าง ๆ ที่มันต้องเชื่อมต่อกับบอร์ด ฉันข้ามพินที่ตรึงแล้วทั้งหมดเช่นพาวเวอร์กราวด์ MCLR เป็นต้นจากนั้นฉันก็กำหนดพินที่นุ่มนวลตามความใกล้เคียงกับสิ่งที่พวกเขาต้องเชื่อมต่อด้วยความระมัดระวัง

นี่อาจเป็นกระบวนการที่วนซ้ำ คุณอาจจะเดินไปรอบ ๆ ส่วนหนึ่งและตระหนักว่าคุณเป็นหนึ่งขาสั้นในทิศทางเดียว ซึ่งอาจต้องมีการกำหนดพินที่ด้านอื่น ๆ ของชิ้นส่วนเพื่อเปลี่ยนสิ่งต่างๆ

สำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่เช่นไมโครคอนโทรลเลอร์ฉันวางไว้ในพื้นที่ว่างเปล่าขนาดใหญ่จากนั้นวางเฉพาะชิ้นส่วนที่เชื่อมต่ออยู่รอบ ๆ ซึ่งรวมถึงหมวกบายพาสและคริสตัลที่มีหมวกของถ้ามี จากนั้นคุณปรับทิศทางและเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนทั้งกลุ่มเข้าด้วยกันเป็นหน่วยนับจากนั้นเป็นต้นไป

เป็นเรื่องปกติที่จะวางบางส่วนในตำแหน่งที่ขรุขระเท่านั้นจากนั้นกลับมาและบรรจุชิ้นส่วนได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นเมื่อวางชิ้นส่วนมากขึ้น อีกครั้งกระบวนการทั้งหมดซ้ำแล้วซ้ำอีก หลังจากที่คุณได้รับประสบการณ์และสัญชาตญาณแล้วขั้นตอนเหล่านี้จะเร็วขึ้น คาดว่าการออกแบบแรก ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกแบบที่หนาแน่นจะใช้เวลาสักครู่

เมื่อคุณมีเลย์เอาต์ที่สมเหตุสมผลด้วยสายอากาศที่ไม่ข้ามไปทั่วสถานที่ให้ทำการกำหนดเส้นทางสัญญาณสัญญาณสำคัญ ๆ ด้วยตนเองเล็กน้อย ฉันมักจะทำหมวกบายพาสทั้งหมดก่อนซึ่งแน่นอนว่าควรจะอยู่ใกล้กับหมุดกำลังและกราวด์ที่พวกเขากำลังบายพาสอยู่แล้ว หากคุณมีระนาบกราวน์ขั้นตอนต่อไปคือการเชื่อมต่อจุดกราวด์ส่วนใหญ่กับระนาบกราวด์ด้วยจุดแวะ ทำให้เหลือเพียงสายอากาศที่จะเป็นร่องรอยที่กำหนดเส้นทางได้จริง

ณ จุดนี้ขึ้นอยู่กับประสบการณ์ของคุณคุณกำหนดเส้นทางบางสิ่งที่คุณสามารถดูได้จะเป็นปัญหาหรือเพียงแค่ปล่อยให้เราเตอร์อัตโนมัติทำงาน

อย่างไรก็ตามคุณยังไม่ได้ใช้เราเตอร์อัตโนมัติเพื่อสร้างเส้นทางสุดท้ายเพียงแสดงจุดที่เป็นปัญหาให้คุณ การกำหนดเส้นทางอัตโนมัติที่ดียังเป็นกระบวนการที่วนซ้ำ คุณเรียกใช้เราเตอร์อัตโนมัติดูว่ามันจะมีปัญหาทำเส้นทางด้วยตนเองและอาจเปลี่ยนตำแหน่งเป็นผลให้เรียกใช้เราเตอร์อัตโนมัติอีกครั้ง ฯลฯ ในที่สุดคุณก็มาบรรจบกันในเส้นทางที่สมบูรณ์ auto-router ยังคงช่วยให้คุณประหยัดเวลาได้อย่างมากด้วยการทำงานหนัก ๆ ให้กับคุณ

หลังจากที่คุณมีวิธีแก้ปัญหาที่คุณรู้สึกสบายใจพอสมควรแล้วคุณจะมองทุกอย่างอย่างระมัดระวังและทำความสะอาดสิ่งที่เห็นได้ชัดด้วยตนเอง ตัวอย่างเช่นหากคุณมีระนาบกราวนด์คุณต้องการที่จะไม่ทำให้เกิดกลุ่มจุดรบกวน เกาะเล็ก ๆ จำนวนมากดีกว่าเกาะใหญ่ ๆ สองสามแห่งในระนาบพื้น

อีกครั้งแม้ว่าอย่าฟังนักบวชที่เคร่งศาสนาทั้งหมด ไปข้างหน้าและใช้เราเตอร์อัตโนมัติ แต่ทำอย่างระมัดระวังและรับผิดชอบ ฉันทำวิศวกรรมไฟฟ้าอย่างมืออาชีพและใช้เราเตอร์อัตโนมัติอย่างใดอย่างหนึ่งอาจจะมากกว่า 95% ของบอร์ดทั้งหมดที่ฉันออกแบบมา กระดานที่ซับซ้อนมากขึ้นยิ่งเราเตอร์อัตโนมัติเป็นเครื่องมือที่มีค่าในการทำเสียงฮึดฮัดให้กับคุณ อย่าคาดหวังว่ามันจะทำงานทุกอย่าง และคุณต้องเริ่มต้นด้วยตำแหน่งที่ดี

auto-router ไม่ใช่เวทมนต์ และไม่ควรใช้ทำกระดานแบบเต็ม คุณต้องกำหนดเส้นทางบิตที่สำคัญด้วยตัวเองก่อน เช่นเดียวกับพลังงานความเร็วสูงและปุ่มลัดบายพาส จากนั้นคุณสามารถปล่อยให้เส้นทางอัตโนมัติทำสิ่งที่น่าเบื่อ
กฎการออกแบบจะต้องตั้งค่าอย่างสมบูรณ์แบบเพื่อให้เราเตอร์อัตโนมัติทำงานอย่างถูกต้อง

ตอนนี้ดูเหมือนว่าคุณจะวางส่วนประกอบแบบสุ่ม คุณจะได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่ามากหากคุณจัดกลุ่มส่วนประกอบหรืออย่างน้อยก็ใส่ไว้ในกริด ตัวอย่างเช่น,

• U3 ซึ่งน่าจะเป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะมีค่า C บางส่วนอยู่ใกล้ สิ่งเหล่านี้มองไม่ใกล้
• U7 และ U8 ส่วนใหญ่มีฝาปิดบายพาส พวกนั้นอยู่ที่ไหน
• มีชุดของ R อยู่ทางด้านขวามือ หากสิ่งเหล่านี้มีไว้สำหรับเครือข่ายตัวต้านทานทำไมไม่ใส่ไว้ในตารางสี่เหลี่ยม หากคุณเก็บที่ว่างไว้ระหว่างนั้นคุณสามารถจัดเส้นทางด้วยมือได้
  ตัวอย่าง:
  

ฉันขอแนะนำให้ดูบอร์ดมืออาชีพบางอย่าง (ลดเกียร์ทดสอบ) หรือฮาร์ดแวร์แบบเปิดที่มีคุณภาพและอาจเป็นวิดีโอโครงร่าง pcb จากEEVblogเป็นต้น

อย่างน้อยคุณก็ทำงานกับขนาดบอร์ดที่กำหนดด้วยการเมาท์ได้ดี! มันเป็นความผิดพลาดของผู้เริ่มต้นคลาสสิกในการจัดเส้นทางบอร์ดโดยไม่มีข้อ จำกัด ด้านขนาดและการคิดถึงสิ่งที่แนบมาเมื่อสร้างบอร์ดขึ้นมาแล้ว

คุณทำผิดพลาดครั้งใหญ่ที่สุดอย่างที่มือใหม่ทำได้และนั่นก็คือความไว้วางใจจากคนที่ทำงานอัตโนมัติเพื่อทำงานให้คุณ นี่เป็นความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนอย่างมากในหมู่มือสมัครเล่นและนั่นคือการเล่นอัตโนมัติสำหรับผู้เริ่มต้น ในความเป็นจริงมันตรงกันข้ามแน่นอน เฉพาะผู้ใช้ Altium ผู้เชี่ยวชาญ (และแพ็คเกจอื่น ๆ ) เท่านั้นที่สามารถใช้งานได้อย่างเหมาะสมและเมื่อถึงเวลาที่พวกเขากลายเป็นผู้เชี่ยวชาญก็มักจะง่ายต่อการหาเส้นทางด้วยตนเอง ผู้เริ่มต้นควรเริ่มด้วยมือเสมอ ห้ามใช้ AUTOROUTER

เพื่อช่วยคุณกำหนดเส้นทางกระดานของคุณฉันขอแนะนำให้เริ่มต้นด้วยการวางชิ้นส่วนที่อยู่ในตำแหน่งวิกฤต ทุกสิ่งที่คุณรู้ว่าคุณต้องการตำแหน่งในสถานที่ที่แน่นอนและไม่สามารถเคลื่อนย้ายแม้กระทั่งไม่กี่มิลลิเมตร จากนั้นเริ่มจัดกลุ่มส่วนประกอบที่เหลือขึ้นเป็นส่วนเล็ก ๆ ตัวอย่างเช่นจัดกลุ่มส่วนประกอบทั้งหมดที่เชื่อมต่อโดยตรงหรือเกี่ยวข้องกับ U1 IC ด้วยกัน (นอกบอร์ด) จัดเรียงเพื่อให้สายอากาศสั้นและตรง (ไม่ข้าม) จากนั้นนำพวกมันเข้าหากัน (นอกบอร์ด) ) ทำสิ่งนี้กับโมดูลที่แตกต่างกันทั้งหมด (หรืออย่างน้อยสองสามครั้ง) จากนั้นย้ายโมดูลไปยังบอร์ดเป็นกลุ่มของส่วนประกอบไปยังสถานที่ที่เหมาะสม ในขณะที่คุณย้ายโมดูลที่กำหนดเส้นทางไปแล้วบนกระดานคุณจะสามารถปรับตำแหน่งกลุ่มเพื่อให้สายการบินระหว่างพวกเขาสั้นและตรง และคุณทำซ้ำกระบวนการเพื่อกำหนดเส้นทาง "โมดูล" ร่วมกันเช่นเดียวกับที่คุณทำส่วนประกอบภายในแต่ละโมดูล อย่าลืมติดตามสิ่งนี้และในที่สุดคุณก็จะได้รับการออกแบบอย่างพิถีพิถันพร้อมจุดจบเล็กน้อยและการไหลของสัญญาณแบบลอจิคัล

และเพื่อตอบคำถามที่แท้จริงของคุณไม่ - มีไม่มากเกินไปบนกระดาน ที่จริงแล้วมันค่อนข้างเบาบางเมื่อเทียบกับบางอย่างที่ฉันเคยทำ คุณเพียงแค่ต้องฉลาดเกี่ยวกับการจัดวางองค์ประกอบของคุณเพื่อลดจำนวนจุดแวะที่คุณต้องการและจำนวนแทร็กที่วนรอบ ดังที่คนอื่น ๆ พูดถึงให้ลดความน่าสนใจของคุณลง ดอกสว่าน 0.2 มม. นั้นมีมากมายสำหรับมุมมองส่วนใหญ่

มุมมองทางเศรษฐกิจ:

ดังนั้นนี่เป็นโครงการงานอดิเรก

ในกรณีนี้ให้พิจารณาจำนวนชั่วโมงที่คุณจะใช้ทำโครงร่างของคุณเทียบกับค่าใช้จ่ายของกระดานขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อย ผู้ผลิตบางราย (เช่น pcbway) จะคิดค่าบริการเหมือนกันสำหรับบอร์ดขนาด 80x100 มม. หรือ 100x100 มม. ดังนั้นการเพิ่มขนาดสามารถเพิ่มได้ฟรี

หากคุณใช้เวลาหนึ่งวันในการพยายามทำให้มันพอดีกับบอร์ดขนาดเล็กเพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย PCB 2 เหรียญเพียงแค่ผ่อนคลาย! ทำให้บอร์ดของคุณใหญ่ขึ้น ไม่สำคัญว่าจะมีพื้นที่ว่างหรือไม่ ไม่ต้องดูเป็นระเบียบและคับแคบ ...

... ตอนนี้ล้าสมัยไปแล้วเนื่องจากคุณบอกว่ากล่องหุ้มและตำแหน่งขั้วต่อของคุณได้รับการแก้ไขดังนั้น:

ถ้านี่เป็นโครงการงานอดิเรกของฉันฉันจะไป 4 เลเยอร์ ($ 50 คุ้มค่าเวลาเทียบกับเงิน) เพื่อรักษาระนาบพื้นให้แข็งแรงและไม่ต้องใช้เวลาคิดมากเกี่ยวกับอีเอ็มไอ ฉันรู้ว่ามันฟังดูไร้สาระ แต่วันนี้มี 4 เลเยอร์ที่ราคาถูกจนทำให้รู้สึกสมเหตุสมผลในบริบทของงานอดิเรกเมื่อคุณต้องการให้มันทำงานครั้งแรกโดยไม่ต้องปวดหัวปัญหา EMI และไม่ต้องใช้เวลามากเกินไป นอกจากนี้ยังช่วยในวิธีที่ละเอียดอ่อน: โอกาสที่คุณทำผิดพลาดทางเสียง / EMI จะต่ำกว่ามาก

หากอยู่ในสภาพแวดล้อมของยานยนต์คาดว่าจะมีเสียงดัง (เช่นหัวเทียน ... ) ดังนั้นคุณจึงต้องการเครื่องบินภาคพื้นดินเต็มรูปแบบ โดยเฉพาะถ้าคุณต้องการลดเสียงรบกวนจากการอ่าน ADC โปรดจำไว้ว่า GND คือ 0V เป็นข้อมูลอ้างอิงของคุณดังนั้นร่องรอยกราวด์จึงรับประกันความต้านทานสูงมากใน GND ดังนั้น GND จึงอยู่ในแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันทุกที่ขึ้นอยู่กับกระแสที่ไหลเข้ามาดังนั้นการอ่าน ADC ที่มีเสียงดังมาก

ในแง่ของคำถามของคุณในการจัดวางองค์ประกอบ การจัดวางองค์ประกอบ (ตามที่คนอื่นบอกด้วย) คือ 80% ของการกำหนดเส้นทาง การจัดวางชิ้นส่วนที่เหมาะสมล่วงหน้าและทุกอย่างเข้าที่

เมื่อส่วนประกอบถูกวางในลักษณะเชิงกลยุทธ์คุณจะพบผลลัพธ์สองสิ่งที่นี่ 1) การให้ความรู้แก่ Altium เราเตอร์อัตโนมัติจะใช้เวลามากกว่าการกำหนดเส้นทางด้วยมือ 2) การกำหนดเส้นทางเพียงตกหลุมกับการลดจำนวนผ่านการนับและไม่มีทริปวิว (X, Y & Z) พร้อมกับ Cu ร่องรอย / ตัวนำ

ไม่ต้องพูดถึงการทำความสะอาดหลังจากเราเตอร์อัตโนมัติมีวิธี ฉันเห็นสิ่งแปลก ๆ มากมายที่ auto-router ทำและทำให้ฉันกลัวจริงๆ ใช่ฉันได้ใช้ AR (ในเวลาสั้น ๆ ) แต่เฉพาะในสิ่งอื่น ๆ ที่สิ้นเดียวและไม่ชอบ

IMHO นำอัลเทียมเราเตอร์อัตโนมัติขึ้นไปที่ขั้วโลกเหนือสับรูในน้ำแข็งแล้วโยนเข้าไป