Я слишком много разместил на этой плате?

Я делаю свой первый макет печатной платы (с использованием Altium) и, наконец, прошел этап авто-маршрутизатора. Результатом является беспорядок, и есть некоторые пропущенные сети и нарушения правил проектирования. Я слишком много упаковал на этой плате или мне просто нужно переосмыслить расположение компонентов?

Доска двухслойная.

Я застрял в очень специфическом корпусе и не смогу увеличить плату по оси xy.

Это доска для хобби, но у меня дома полностью настроена пайка SMD (хорошая область и все). Расположение разъема является частью корпуса (в противном случае это будут первые шаги, которые нужно переместить). Это замена замены старой системы мониторинга двигателя. Измерения проводятся в основном от термопар и термисторов. Большой чип в центре - ATmega2560, работающий на частоте 16 МГц.

ОБНОВИТЬ:

Спасибо за все комментарии. Я переставил доску и перешел на 4 слоя. Затем я все это разгромил вручную. Сейчас это выглядит намного лучше!

Я предполагаю, что вы используете авторутер, потому что думаете, что это сэкономит ваше время. Но у меня есть плохие новости: говорят, что компоновка печатной платы - это 80% размещения компонентов, 20% маршрутизации. Вы не можете просто шлепнуть компоненты, вам нужно подумать о том, как соединяются сигналы, и если вы разместите компоненты правильно, макет будет «вытекать» из этого размещения. Так что, если у вас хорошее размещение, у вас есть маршрут и вы можете сделать это самостоятельно (или, по крайней мере, большие его части) при выполнении этого макета.

Авторутеры - это боль. Я никогда не видел, чтобы люди использовали их очень успешно, особенно встроенные, такие как то, что вы найдете в Altium (хотя они недавно демонстрировали новый инструмент, так что это может помочь?). Кроме того, размещение компонентов имеет жизненно важное значение.

Одна проблема с любым автоматическим макетом или синтезом схемы состоит в том, что программа будет делать только то, что вы говорите, а если вы не говорите все это, она будет делать глупости. Ваши правила должны быть идеальными . Ваши ограничения должны быть завершены . Каждое ваше требование должно быть изложено в форме правил и директив. Часто вы можете не понимать, сколько вы неявно знаете / требуете - не прокладывайте сигналы питания по всей плате - соединение между развязывающим конденсатором и выводом питания микросхемы должно быть как можно более коротким и не прерываться обвивает кучу аналоговых схем - список можно продолжить.

Ваше размещение кажется небрежным - возьмите этот пример:

Если бы вы перевернули R17, трасса, идущая от R17 до R18, не должна пересекать трассу, идущую от R17 к D1. Кажется, что R19 параллелен C12 - возможно, это то, что вы можете использовать, чтобы упростить компоновку, физически расположив их параллельно друг другу. Перемещение R19 выше или ниже C12 также облегчит маршрут C18. C17 также кажется, что его можно перевернуть на 180 градусов, так что он не требует пересечения следов. Поворот D1 на 90 градусов по часовой стрелке может облегчить направление этой трассы от «центрального» штифта к R17. И у вас есть куча неиспользуемого пространства под этими компонентами, почему бы не использовать его и немного не сдвинуть всю сборку? Помните, что я сказал о 80% размещении, 20% фактической маршрутизации?

Кроме того, похоже, что ваш авторутер просто сдался. Взять, к примеру:

Есть много места, чтобы раздвинуть эти следы. Это не должно быть проблемой, и любой может увидеть, что вам просто нужно переместить левую трассировку влево, и ошибка будет исправлена.

В отличие от того, что говорили другие, использование автоматического маршрутизатора не является проблемой. Они правы в том, что вы не можете просто бросить целый дизайн на авто-роутер и ожидать, что он решит все за вас. Но при правильном использовании авто-маршрутизаторы являются законными и экономящими время инструментами. Не слушайте коленей, которые говорят, что не следует использовать авто-маршрутизатор.

Ваша проблема в том, что вы пытались втиснуть слишком много материала на двухслойную доску. Предполагать, что так много штырьков, которые расположены близко друг к другу в двух слоях, крайне нереально.

Другая проблема заключается в том, что вы недостаточно тщательно продумали макет. Это сложнее оценить, посмотрев на ваши изображения, но это кажется вполне вероятным.

Во-первых, вокруг плотного чипа очень мало места. Даже с несколькими слоями вокруг этого чипа будет затор. Иногда я даже вручную направляю трассировки от плотной микросхемы, чтобы немного их расширить, а затем вижу, как автоматический маршрутизатор может справиться с этим.

Тем не менее, первое правило хорошей маршрутизации - это хорошее расположение . Вы не можете просто вставить части куда-нибудь, а потом как-нибудь соединить их в процессе маршрутизации. Хорошая компоновка - это то, что вы выучите и получите некоторую интуицию, когда будете делать больше дизайнов. Для первых нескольких проектов это помогает дать себе много места. У вас нет

Крупные детали часто гибки в назначении контактов. Это обычно верно для микроконтроллеров и FPGA. В некоторых случаях я на самом деле распечатал распиновку большой части. Затем я сделал пометки вокруг него, соответствующие грубому расположению вещей, к которым он должен был подключиться, на доске. Я вычеркнул все фиксированные контакты, такие как питание, заземление, MCLR и т. Д. Затем я тщательно назначил мягкие контакты, основываясь на близости к тому, с чем они должны были соединиться.

Это может быть итеративный процесс. Вы можете частично пройтись вокруг детали и понять, что у вас один штырь в одном направлении. Это может потребовать переназначения штифтов на другой стороне детали, чтобы изменить положение вещей.

Для больших частей, таких как микроконтроллеры, я помещаю его в большую пустую область, а затем размещаю только его непосредственно соединенные части вокруг него. Это включает в себя обходные колпачки и кристалл с колпачками, если таковые имеются. Затем вы сориентируете и перемещаете всю эту группу частей как единое целое.

Совершенно нормально размещать некоторые детали только в грубых положениях, а затем возвращаться и упаковывать их более эффективно по мере размещения большего количества деталей. Опять же, весь процесс повторяется. После того, как вы наберетесь опыта и интуиции, эти шаги пройдут быстрее. Ожидайте, что первые несколько проектов, особенно плотных, займут некоторое время.

Как только у вас будет разумная схема с воздушными проводами, которые не пересекаются повсюду, сделайте небольшую ручную маршрутизацию важных сигналов. Я обычно сначала делаю все заглушки, которые, конечно, уже должны быть рядом с выводами питания и заземления, которые они пропускают. Если у вас есть заземление, то следующим шагом будет подключение большинства точек заземления к заземлению с помощью переходных отверстий. Это оставляет только воздушные провода, которые будут фактическими трассируемыми следами.

На данный момент, в зависимости от вашего опыта, вы можете указать некоторые вещи, которые вы увидите, будут проблемы, или просто позволить авто-маршрутизатору летать.

Однако вы еще не используете автоматический маршрутизатор для создания окончательного маршрута, просто чтобы показать вам проблемные места. Хорошая автоматическая маршрутизация также является итеративным процессом. Вы запускаете авто-роутер, смотрите, где возникают проблемы, выполняете ручную маршрутизацию и, возможно, в результате вносите изменения в размещение, снова запускаете авто-роутер и т. Д. В конце концов вы сходитесь по завершенному маршруту. Автоматический маршрутизатор все же сэкономил вам значительное время, выполнив большую часть тяжелой работы за вас.

После того, как у вас есть решение, которое вас устраивает, вы внимательно смотрите на все и вручную убираете очевидные вещи. Например, если у вас есть земля, вы хотите, чтобы переходы не слипались. Множество маленьких островов лучше, чем несколько больших островков в наземной плоскости.

Опять же, не слушайте всех религиозных придурков. Идите вперед и используйте авто-роутер, но делайте это осторожно и ответственно. Я занимаюсь электротехникой профессионально, и каким-то образом использовал авто-маршрутизатор на более чем 95% всех разработанных мной плат. Чем сложнее плата, тем более автоматический маршрутизатор является ценным инструментом для выполнения основной работы за вас. Только не ожидайте, что это когда-либо сделает всю работу. И вы должны начать с хорошего размещения.

Авто-роутер не волшебство. И не должен использоваться, чтобы сделать полный пансион. Сначала вам нужно самостоятельно проложить важные биты. Понравилась мощность, высокая скорость и обходные заглушки. Тогда вы можете позволить авто-маршруту делать утомительные вещи.
Правила проектирования должны быть настроены безупречно, чтобы автоматический маршрутизатор работал правильно.

Теперь похоже, что вы случайно разместили компоненты. Вы получите намного лучшие результаты, если сгруппируете компоненты или, по крайней мере, поместите их в сетку. Например,

• U3, который, скорее всего, является регулятором напряжения, будет иметь некоторые значения C. Они не выглядят очень близко.
• U7 и U8, скорее всего, имеют заглушку байпаса. Где те?
• С правой стороны есть коллекция R. Если это для резисторной сети, почему бы не поместить их в квадратную сетку? Если вы оставляете некоторое пространство между ними, вы часто можете перенаправить их вручную.
  Пример:
  

Я бы порекомендовал посмотреть несколько профессиональных плат (разбор некоторых тестовых устройств), или качественное открытое оборудование, и, возможно, видео с разметкой печатных плат. Из EEVblog например.

По крайней мере, вы работаете с определенным размером доски с креплениями, хорошо! Это классическая ошибка новичков при маршрутизации платы без ограничений по размеру и размышления о корпусе, когда плата уже изготовлена.

Вы совершили одну из самых больших ошибок, которую может совершить новичок, и это означает, что авторутер сделает вашу работу за вас. Это огромное недоразумение среди любителей, и это то, что авторутер для начинающих. На самом деле это полная противоположность. Только опытные пользователи Altium (и других пакетов) могут должным образом использовать его, и к тому времени, когда они становятся экспертами, им зачастую все равно легче направлять маршрут вручную. Начинающие должны ВСЕГДА начинать вручную. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ АВТОР.

Чтобы помочь вам сориентировать вашу плату, я предлагаю начать с размещения критически расположенных частей (в основном разъемов). Все, что вы ЗНАЕТЕ, вам нужно расположить в определенном месте, и его нельзя переместить даже на несколько миллиметров. Затем начните группировать оставшиеся компоненты в маленькие секции. Например, сгруппируйте все компоненты, непосредственно связанные или связанные с ИС U1, (вне платы), расположите их так, чтобы воздушные провода были короткими и прямыми (не пересекались), а затем расположите их вместе (вне платы). ). Сделайте это для всех различных модулей (или хотя бы нескольких одновременно), а затем переместите модули на плату в виде групп компонентов в место, которое имеет смысл. Переместив уже проложенные модули на плату, вы сможете переместить группы таким образом, чтобы воздушные провода между ними были короткими и прямыми, и вы повторяете процесс для маршрутизации «модулей» вместе, как вы делали компоненты в каждом модуле. Продолжайте в том же духе, и в конечном итоге у вас будет продуманный, чистый дизайн с минимальными переходными отверстиями и логическим потоком сигналов.

И, чтобы ответить на ваш актуальный вопрос, нет - на этой доске не так уж много. На самом деле, это довольно мало по сравнению с некоторыми из тех, над которыми я работал. Вам просто нужно быть умным в отношении размещения компонентов, чтобы минимизировать количество переходных отверстий, которые вам нужны, и количество циклов, которые будут повторяться. Как уже упоминали другие, сократите ваши переходы. Сверла 0,2 мм достаточно для большинства переходных отверстий.

Экономическая перспектива:

Итак, это хобби-проект.

В этом случае рассмотрите количество часов, которые вы потратите на создание макета, в сравнении со стоимостью немного большей доски. Некоторые производители (например, pcbway) даже взимают с вас плату за плату 80x100 мм или 100x100 мм, поэтому увеличение размера может быть бесплатным.

Если вы потратите один день усилий, пытаясь разместить его на маленькой плате, чтобы сэкономить 2 доллара на платах, просто расслабьтесь! Сделайте вашу доску больше. Неважно, есть ли какое-то неиспользуемое пространство. Это не должно выглядеть все аккуратно и тесно ...

... вышесказанное устарело, так как вы сказали, что ваш корпус и расположение разъема исправлены, поэтому:

Если бы это был мой хобби-проект, я бы пошел в 4 слоя (50 долларов, оно того стоит, время против денег), чтобы сохранить здоровую плоскость и не тратить слишком много времени на размышления об EMI. Я знаю, что это звучит немного абсурдно, но в наши дни 4 слоя настолько дешевы, что это действительно имеет смысл в контексте хобби, когда вы хотите, чтобы он работал в первый раз без головной боли, проблем с EMI и не тратя слишком много времени. Это также помогает незаметно: вероятность того, что вы допустите большую ошибку в отношении шума / электромагнитных помех, будет намного ниже.

Если вы находитесь в автомобильной среде, ожидайте много шума (например, свечи зажигания ...), поэтому вам действительно нужен полностью заземленный самолет. Особенно, если вы хотите получить низкий уровень шума на показаниях АЦП. Помните, что GND, т. Е. 0 В, является вашим эталоном, поэтому тощие следы заземления в значительной степени гарантируют высокий импеданс в GND, таким образом, GND находится при разных напряжениях повсюду в зависимости от тока, протекающего в нем, таким образом, очень шумные показания АЦП (если он даже работает).

С точки зрения вашего вопроса размещения компонентов. Размещение компонентов (как уже говорили другие) составляет 80% от маршрутизации. Предварительно продумано правильное размещение деталей и все остальное становится на свои места.

Как только компоненты будут размещены в стратегической манере, вы увидите две вещи здесь. 1) Обучение автоматическому маршрутизатору Altium займет гораздо больше времени, чем просто ручная маршрутизация. 2) Маршрутизация просто становится на свои места без уменьшения с помощью счета и без сценических поездок (X, Y & Z) с Cu. следы / проводников.

Не говоря уже об очистке после того, как у авто-роутера все получилось; Я видел много странных вещей, которые делает авто-роутер, и это действительно пугает меня. Да, я использовал AR (с ограничением по времени), но только на несимметричные разные вещи и тому подобное.

ИМХО, подними авто-роутер Altium до Северного полюса, нарежь дыру во льду и брось в нее.