Consejos para pasar del nido de ratas a PCB enrutado

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

Gran cantidad de información útil sobre ubicación de componentes, enrutamiento, tolerancias, capas, etc. ...

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

Me gustaría comenzar poniendo mi esquema delante de mí. Por lo general, desea que sus partes se organicen de tal manera que las huellas no tengan que ir más allá de lo que necesitan.

Por lo general, cuando las personas hacen esquemas, tratan de hacer que sus esquemas sean "bonitos". Colocar el tablero de la misma manera que su esquema es un buen comienzo. Pero, antes de hacer eso, mire todo lo que necesite para interactuar realmente, puertos USB, puertos de programación, botones, etc. y colóquelos donde sea mejor para el producto final.

Una vez que tenga sus piezas listas, comience por enrutar los rastros más importantes. Estas huellas son aquellas que tienen datos de alta velocidad y preferirías que no salten a diferentes lados del tablero.

Una vez que haya trazado esos rastros, dirija sus rastros de poder. En este punto, deberías poder descubrir la mejor manera de enrutar todo lo que queda.

Por lo general, me toma 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 de enrutar las rutas 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 sea el más cercano al lugar donde desea colocar el LED en la placa. Muchas veces no tienes esta libertad, pero es algo que tratar de hacer si puedes.

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

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

Sé que muchas personas "a las que se muere" tienen "problemas" con el enrutador automático, pero creo que hace un gran trabajo. A menos que esté realizando E / S digitales de gran ancho de banda 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 acerca de poner cosas como cristales cerca de los pines de chips IC que están usando, si tiene alguno.

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

• Determine primero su estrategia de poder / tierra. Siempre que sea posible use un plano de potencia y tierra. Si se adhiere a una tabla de 2 caras, use un vaciado de tierra en la parte inferior y recuerde retirar cualquier cobre huérfano. Tu objetivo es tener siempre el camino más corto al suelo. Las señales de mayor frecuencia seguirán la ruta de inductancia más baja a tierra, no la resistencia más baja. Es posible que deba agregar capacitores 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 trazas más grandes un múltiplo de tu cuadrícula.

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

• Los autodirigidos apestan. Son útiles si tiene 25 señales GPIO que solo tienen control de encendido y apagado y realmente no le importa a dónde vayan, incluso entonces es probable que se rasque la cabeza al ver lo que hizo. Nunca deje que enrute las líneas de potencia o señal. He usado altiums, orcads y eagles, todos son bastante malos.

• Nunca, nunca, a menos que realmente sepa lo que está haciendo, use un plano de tierra dividida, incluso si la hoja de datos ADC / DAC dice que necesita bases analógicas y digitales separadas. Preste atención a las rutas de retorno a tierra, pero no divida el avión.

• Si tiene que usar un plano de potencia dividido debido a áreas con múltiples voltajes de alimentación: ninguna señal de rastreo puede cruzar la división en una capa adyacente. No importa qué es la traza o lo que hace, no cruce esa división. Ponga keep outs en las capas afectadas para hacer cumplir esto.

• Al colocar componentes, puede ayudar a diseñar primero el componente y sus circuitos estrechamente asociados, y luego moverlos a la placa como un grupo. Por ejemplo, con una fuente de alimentación conmutada, el propio IC es a menudo muy pequeño, pero también debe considerar la disposición de los circuitos de soporte externos, que a menudo deben mantenerse muy próximos entre sí con rutas de corriente controladas. Por lo tanto, diseñe primero toda la pieza del circuito fuera de las dimensiones de la placa para tener una buena idea de cuánto espacio realmente necesita. Haga lo mismo para todos los circuitos integrados, ya que incluso los topes de desacoplamiento pueden ocupar más espacio del que cree.

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 empezando , para que mi mente piense en las cosas que debería primero. Si desea que otras fuentes solo comenten y puedo mostrarle a dónde he ido para mejorar realmente mi técnica. Sin embargo, esto puede mostrarle cómo obtener la calidad de una placa de 4 capas con una conexión a 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. Encaminando las pistas más importantes primero comenzando con los rieles de potencia y tierra

2. Corre el suelo alrededor del borde del tablero siempre que sea posible (pero no tan cerca que toque el borde)

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

4. Organice los bloques para 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 en unos pocos segundos (por ejemplo, menos de 60, aunque esto obviamente depende de la complejidad de su circuito) si es que su ubicación es buena (tenga en cuenta que utilizo protel 99se, no estoy familiarizado con eagle, por lo que el tiempo de enrutamiento automático puede variar)

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

Un viejo dicho dice que el diseño es 90% de ubicación y 10% de enrutamiento, tómate el tiempo para obtener la ubicación correcta y el resto caerá en su lugar.

Una estrategia útil para colocar una tarjeta 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 energía, tierra y cualquier reloj. Luego, comience a enrutar las redes más cortas, dejando las más largas 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 no fue mencionado todavía. Y desde mi experiencia, no sugeriría usar el autorouter. Se dijo que es bueno para los principiantes, pero en el caso de IMO es el caso. Hay tantas "mejores prácticas" de las que la mayoría de los usuarios no tienen conocimiento.

Desde que me enfrenté con la aprobación de un PCB para la aprobación EMV por primera vez, sé que es importante la atención a los detalles y cómo la mayoría de los usuarios automáticos podrían arruinar esos detalles.