¿He colocado demasiado en este diseño de PCB?

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 abatir los 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 puede hacerlo usted mismo (o al menos una gran parte de ella) mientras realiza este diseño.

Autorouters son un dolor. Nunca he visto a personas usarlas con éxito, especialmente las integradas como lo que se encuentra en Altium (aunque recientemente mostraron una nueva herramienta, ¿podría ser útil?). 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 usted le diga, y si no lo cuenta todo, hará cosas estúpidas. Tus reglas deben ser perfectas . Tus restricciones deben estar completas . Cada requisito que tenga debe ser puesto en forma de reglas y directivas. A menudo, es posible que no se dé cuenta de lo mucho que sabe / requiere implícitamente. No dirija las señales de alimentación en todo el circuito. La conexión entre el condensador de desacoplamiento y el pin de suministro del chip debe ser lo más corta posible y no debe irse. serpenteando alrededor de un montón de circuito analógico - la lista continúa.

Su ubicación parece descuidada: tome este ejemplo:

SituvieraquevoltearR17,latrazaquevadeR17aR18notendríaquecruzarlatrazaquevadeR17aD1.R19pareceestarenparaleloconC12;talvezestoseaalgoquepuedausarparasimplificareldiseño,colocándolosenparalelofísicamenteentresí.MoverelR19porencimaopordebajodelC12tambiénharíaquelarutadelC18seamásfácil.C17tambiénparecequepodríavoltearse180gradosdetalmaneraquenorequieratrazoscruzados.GirarD190gradosenelsentidodelasagujasdelrelojpuedefacilitarelenrutamientodeesarutadesdeelpin"centro" a R17. Y tiene un montón de espacio no utilizado debajo de estos componentes, ¿por qué no lo usa y mueve todo el conjunto hacia abajo un poco? ¿Recuerdas lo que dije sobre el 80% de colocación, el 20% de enrutamiento real?

Además, parece que tu autorouter acaba de darse por vencido. Tomar como ejemplo:

Hay mucho espacio para separar estas huellas. 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.

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 en el 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 hacen las rodillas y dicen que no uses el enrutador automático.

Tu problema es que intentaste meter demasiadas cosas en un tablero de 2 capas. Esperar enrutar tantos pines que están muy cerca en 2 capas es muy poco realista.

El otro problema es que no consideraste el diseño lo suficientemente cuidadosamente. 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 capas múltiples, habrá congestión alrededor de ese chip. En algún momento, incluso recojo los rastros de un chip denso para expandirlos un poco y luego ver cómo el enrutador automático puede manejarlo.

Sin embargo, la primera regla de un buen enrutamiento es un buen diseño . No puede simplemente colocar partes en alguna parte, luego conectarlas de alguna manera para enrutarlas más tarde. Un buen diseño es algo que aprenderá y tendrá cierta intuición para cuando haga más diseños. Para los primeros diseños, es bueno que te den mucho espacio. No lo has hecho.

Las piezas grandes a menudo son flexibles en sus asignaciones de pines. Esto suele ser cierto para los microcontroladores y FPGA. En algunos casos, en realidad he impreso una imagen de una gran parte de un pinout. 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 potencia, tierra, MCLR, etc. Luego, asigné cuidadosamente los pines blandos según la proximidad a lo que tenían que conectarse.

Esto puede ser un proceso iterativo. Puede obtener parte de la parte y darse cuenta de que tiene un pin corto en una dirección. Eso puede requerir que se vuelvan a asignar pines en el otro lado de la parte para cambiar las cosas.

Para piezas grandes como microcontroladores, lo coloco en un área grande y vacía, luego coloco solo las partes conectadas de inmediato a su alrededor. Esto incluye las tapas de derivación y el cristal con sus tapas, si las hay. Luego, orienta y mueve todo el 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. De nuevo, todo el proceso es iterativo. Una vez que haya adquirido algo de experiencia e intuición, estos pasos irán más rápido. 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 todas partes, haga un pequeño enrutamiento manual de señales importantes. Por lo general, primero hago todas las tapas de bypass, que por supuesto ya deberían estar cerca de los pines de alimentación y de 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, la ruta de algunas cosas que puede ver será un problema, o simplemente deja volar el enrutador automático.

Sin embargo, todavía no está utilizando el enrutador automático para crear la ruta final, solo para mostrarle los puntos problemáticos. Un buen enrutamiento automático es también un proceso iterativo. Ejecuta el enrutador automático, ve dónde se meten en problemas, realiza un enrutamiento manual y, como resultado, cambios de ubicación, ejecute el enrutador automático nuevamente, etc. Finalmente, se encuentra en una ruta completa. El enrutador automático aún le ha ahorrado mucho tiempo haciendo gran parte del trabajo por usted.

Después de tener una solución con la que está razonablemente cómodo, observa todo cuidadosamente y limpia manualmente las cosas obvias. Por ejemplo, si tiene un plano de tierra, no desea agrupar las vías. Muchas islas pequeñas son mejores que unas pocas islas más grandes en el plano de tierra.

Una vez más, sin embargo, no escuches a todos los religiosos con las rodillas. Continúe y use el enrutador automático, pero hágalo con cuidado y responsabilidad. Hago ingeniería eléctrica profesionalmente, y he usado el enrutador automático de alguna manera en más del 95% de todas las placas que he diseñado. Cuanto más complicada es 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, tienes que comenzar con una buena colocación.

El enrutador automático no es mágico. Y no debe ser usado para hacer tablas completas. Primero necesitas enrutar los bits importantes tú mismo. Al igual que las tapas de potencia, alta velocidad y bypass. Entonces puedes dejar que la ruta automática haga las cosas tediosas.
Las reglas de diseño deben configurarse sin fallas 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,

• U3, que es muy probablemente un regulador de voltaje, tendrá algunos C cerca. Estas no mires muy cerca
• U7 y U8 muy probablemente tienen un límite de bypass. ¿Donde están esos?
• Hay una colección de R en el lado derecho. Si estos son para una red de resistencias, ¿por qué no colocarlos en una cuadrícula cuadrada? Si mantiene algo de espacio intermedio, a menudo puede enrutarlos con la multa de la mano.
  Ejemplo:
  

Recomiendo ver algunos tableros profesionales (desarmar 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 tablero definido con soportes, ¡bien! Es un error clásico de los principiantes enrutar una tabla sin restricciones de tamaño y pensar en el recinto cuando la tarjeta ya está hecha.

Has cometido uno de los errores más grandes que un novato puede cometer, y ese es el autorouter que confía en hacer el trabajo por ti. Este es un gran malentendido entre los aficionados, y es que el autorouter es para principiantes. En realidad es exactamente lo contrario. Solo los usuarios expertos de Altium (y otros paquetes) pueden usarlo adecuadamente, y cuando se convierten en expertos, a menudo es más fácil para ellos enrutar manualmente. Los principiantes SIEMPRE deben comenzar a mano. NO UTILICE EL AUTORADO.

Para ayudarlo a encaminar su tablero, sugiero comenzar colocando las partes en posición crítica (conectores, principalmente). Cualquier cosa que sepa que necesita colocarse 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), colóquelos de manera que los cables de aire sean cortos y rectos (no se crucen), y luego enrúllelos (fuera del tablero) ). Haga esto para todos los módulos diferentes (o al menos unos pocos 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 en el tablero, podrá reposicionar los grupos para que los cables de aire entre ellos sean cortos y rectos, y repita el proceso para enrutar los "módulos" juntos como lo hizo con los componentes dentro de cada modulo. Continúe así y, finalmente, tendrá un diseño limpio y bien pensado, con un mínimo de vías y un flujo de señal lógico.

Y para responder a tu pregunta actual, no, no hay demasiado en esa pizarra. De hecho, eso es bastante escaso en comparación con algunos de los que he trabajado. Solo debe ser inteligente en cuanto a la ubicación de sus componentes para minimizar la cantidad de vías que necesita y la cantidad de pistas que se repiten. Como otros han mencionado, reduce tus vias. El taladro de 0.2mm es suficiente para la mayoría de las vías.

Una perspectiva económica:

Por lo tanto, este es un proyecto de hobby.

En este caso, considere la cantidad de horas que pasará haciendo su diseño en comparación con el 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 dedica un día de esfuerzo a colocarlo en una tabla 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 estrecho ...

... lo anterior ya está obsoleto, ya que dijo que su ubicación del conector y del gabinete fueron arreglados, por lo tanto:

Si este fuera mi proyecto de hobby, iría a 4 capas ($ 50, vale la pena, tiempo frente a dinero) para mantener un plano de tierra saludable y no tener que pasar mucho tiempo pensando en EMI. Sé que suena un poco absurdo, pero 4 capas es tan barata 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 gastar demasiado tiempo. También ayuda de manera sutil: las posibilidades de cometer un gran error en el ruido / EMI serán mucho menores.

Si está en un entorno automotriz, espera mucho ruido (como bujías ...) por lo que realmente deseas un plano de tierra completo. Especialmente si desea obtener poco ruido en las lecturas de ADC. Recuerde que GND, es decir, 0V es su referencia, por lo que los rastros de terreno delgados garantizan una alta impedancia en la GND, por lo que la GND está en diferentes voltajes en todas partes, dependiendo de la corriente que fluye en ella, por lo que las lecturas de ADC son muy ruidosas (si es que funcionan).     

En términos de su pregunta de colocación de componentes. La colocación de componentes (como han dicho otros también) es el 80% del enrutamiento. La colocación correcta de la pieza previamente pensada y todo lo demás encaja en su lugar.

Una vez que los componentes se colocan de manera estratégica, encontrará dos resultados aquí. 1) Educar el enrutador automático de Altium llevará mucho más tiempo que el enrutamiento manual. 2) El enrutamiento simplemente cae en su lugar con una reducción del conteo y sin viajes escénicos (X, Y y amp; Z) con el Cu. Trazas / conductores.

Sin mencionar la limpieza después de que el enrutador automático tuviera su camino; He visto muchas cosas extrañas que hace el enrutador automático y realmente me asusta. Sí, he usado el AR (en un instante) pero solo en cosas misceláneas de un solo extremo y similares.

En mi humilde opinión, lleva el enrutador automático Altium hasta el Polo Norte, corta un agujero en el hielo y arrójalo.