Не слишком ли много я разместил на этом макете печатной платы?

Я предполагаю, что вы используете автотрассировщик, потому что считаете, что это сэкономит ваше время. Но у меня есть плохие новости: говорят, что разводка печатной платы состоит из 80% размещения компонентов и 20% трассировки. Вы не можете просто расставить компоненты, вам нужно подумать о том, как соединяются сигналы, и если вы правильно разместите компоненты, макет будет «вытекать» из этого размещения. Так что, если у вас есть хорошее размещение, вы сразу же получите свою разводку и можете сделать это самостоятельно (или, по крайней мере, большую ее часть), делая этот макет.

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

Одна проблема с любой автоматической компоновкой или синтезом схем заключается в том, что программа будет делать только то, что вы ей скажете, а если вы не скажете ей все, она будет делать глупости. Ваши правила должны быть идеальными . Ваши ограничения должны быть полными . Каждое требование, которое у вас есть, должно быть изложено в форме правил и директив. Часто вы можете не осознавать, как много вы неявно знаете/требуете - Не прокладывайте сигналы питания по всей плате - Соединение между развязывающим конденсатором и выводом питания микросхемы должно быть как можно короче и не бродит вокруг кучи аналоговых схем - список можно продолжить.

Ваше размещение кажется неаккуратным - возьмите этот пример:

Если бы вы перевернули R17, трасса, идущая от R17 к R18, не должна была бы пересекать трассу, идущую от R17 к D1. R19 кажется параллельным C12 — возможно, это то, что вы можете использовать для упрощения компоновки, физически расположив их параллельно друг другу. Перемещение R19 выше или ниже C12 также упростит трассировку C18. C17 также кажется, что его можно перевернуть на 180 градусов, чтобы не требовалось пересечения дорожек. Поворот D1 на 90 градусов по часовой стрелке может упростить маршрутизацию этой дорожки от «центрального» контакта к R17. И у вас есть куча неиспользуемого места под этими компонентами, почему бы не использовать его и не сдвинуть всю сборку немного вниз? Помните, я говорил о 80% размещении, 20% фактической маршрутизации?

Кроме того, похоже, что ваш автотрассировщик просто сдался. Возьмем, к примеру:

Есть много места, чтобы раздвинуть эти следы. Это не должно быть проблемой, и любой может увидеть, что вам просто нужно переместить левую трассу на долю 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 весь дизайн на автотрассировщик и ожидать, что он все решит за вас. Но при правильном использовании автомаршрутизаторы являются законными и экономящими время инструментами. Не слушайте крикунов, говорящих не использовать авто-маршрутизатор.

Ваша проблема в том, что вы пытались втиснуть слишком много материала на двухслойную плату. Ожидание разводки такого количества выводов, которые близко расположены в 2 слоя, совершенно нереалистично.

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

Во-первых, вокруг плотного чипа очень мало места. Даже при многослойности вокруг этого чипа будет перегрузка. Иногда я даже прокладываю дорожки вручную от плотного чипа, чтобы немного расширить их, а затем смотрю, как автотрассировщик справится с этим.

Однако первое правило хорошей маршрутизации — хорошая планировка . Вы не можете просто где-то скинуть детали, а потом как-то соединить их в трассировке. Хороший макет — это то, чему вы научитесь и получите интуицию, когда будете делать больше дизайнов. Для первых нескольких дизайнов полезно оставить себе много места. У вас нет.

Большие детали часто гибки в назначении контактов. Обычно это относится к микроконтроллерам и ПЛИС. В некоторых случаях я распечатывал распиновку большой детали. Затем я сделал пометки вокруг него, соответствующие примерному размещению вещей, к которым он должен был подключаться на доске. Я перечеркнул все фиксированные контакты, такие как питание, земля, MCLR и т. д. Затем я тщательно назначил мягкие контакты в зависимости от близости к тому, к чему они должны были подключаться.

Это может быть итеративный процесс. Вы можете частично обойти деталь и понять, что вам не хватает одной булавки в одном направлении. Это может потребовать переназначения штифтов на другой стороне детали, чтобы переместить вещи.

Для больших частей, таких как микроконтроллеры, я помещаю их в большую пустую область, а затем размещаю вокруг них только непосредственно связанные с ними части. Сюда входят перепускные колпачки и кристалл с колпачками, если они есть. Затем вы ориентируете и перемещаете всю эту группу частей вместе 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 является итеративным. После того, как вы приобрели некоторый опыт и интуицию, эти шаги пойдут быстрее. Ожидайте, что первые несколько дизайнов, особенно плотных, займут некоторое время.

Как только у вас будет разумная схема с воздушными проводами, которые не пересекаются повсюду, сделайте небольшую ручную разводку важных сигналов. Я обычно сначала делаю все обходные колпачки, которые, конечно, уже должны быть близки к контактам питания и заземления, которые они обходят. Если у вас есть плоскость заземления, то следующим шагом будет соединение большинства точек заземления с плоскостью заземления с помощью переходных отверстий. Это оставляет только воздушные провода, которые будут фактически маршрутизируемыми трассами.

На этом этапе, в зависимости от вашего опыта, вы трассируете несколько вещей, которые, как вы видите, могут вызвать проблемы, или просто позволяете автотрассировщику летать.

Однако вы еще не используете автотрассировщик для создания окончательного маршрута, просто чтобы показать вам проблемные места. Хорошая автомаршрутизация также является итеративным процессом. Вы запускаете автотрассировщик, смотрите, где возникают проблемы, выполняете некоторую ручную трассировку и, возможно, в результате изменяете размещение, снова запускаете автотрассировщик и т. д. В конце концов вы сходитесь на завершенном маршруте. Автотрассировщик по-прежнему сэкономил вам много времени, выполнив большую часть рутинной работы за вас.

После того, как у вас есть решение, которое вас достаточно устраивает, вы внимательно смотрите на все и вручную подчищаете очевидные вещи. Например, если у вас есть плоскость заземления, вы не хотите, чтобы переходные отверстия были сгруппированы. Множество маленьких островов лучше, чем несколько больших островов на земном плане.

Опять же, не слушайте всех религиозных фанатиков. Идите вперед и используйте автотрассировщик, но делайте это осторожно и ответственно. Я профессионально занимаюсь электротехникой и каким-то образом использовал автотрассировщик, вероятно, на более чем 95% всех плат, которые я проектировал. Чем сложнее плата, тем более ценным инструментом является автотрассировщик, выполняющий за вас рутинную работу. Просто не ожидайте, что он когда-либо сделает всю работу. И вы должны начать с хорошего размещения.

Автомаршрутизатор — это не волшебство. И не следует использовать для создания полных досок. Сначала вам нужно маршрутизировать важные биты самостоятельно. Нравится мощность, высокая скорость и обходные заглушки. Затем вы можете позволить авто-маршруту делать утомительную работу.
Правила проектирования должны быть настроены безукоризненно, чтобы автотрассировщик работал правильно.

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

• U3, который, скорее всего, является регулятором напряжения, будет иметь несколько C рядом. Эти не выглядят очень близко.
• У U7 и U8 скорее всего есть перепускной колпачок. Где они?
• Справа находится набор букв R. Если они предназначены для сети резисторов, почему бы не поместить их в квадратную сетку? Если вы держите некоторое пространство между ними, вы можете легко направить их вручную.
  Пример:
  

Я бы порекомендовал просмотреть некоторые профессиональные платы (разобрать тестовое оборудование) или качественное открытое оборудование и, возможно, несколько видеороликов о разводке печатных плат. Например , из EEVblog .

По крайней мере, вы работаете с платой определенного размера с креплениями, хорошо! Это классическая ошибка новичков — трассировать плату без ограничений по размеру и думать о корпусе, когда плата уже изготовлена.

Вы сделали одну из самых больших ошибок, которые может сделать новичок, и это доверить автотрассировщику сделать вашу работу за вас. Среди любителей существует огромное заблуждение, что автотрассировщик предназначен для начинающих. На самом деле все с точностью до наоборот. Только опытные пользователи Altium (и других пакетов) могут правильно использовать его, и к тому времени, когда они станут экспертами, им все равно будет легче выполнять маршрутизацию вручную. Новичкам следует ВСЕГДА начинать вручную. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ АВТОРАУТЕР.

Чтобы помочь вам развести плату, я предлагаю начать с размещения критически важных частей (в основном, разъемов). Все, что вы ЗНАЕТЕ, что вам нужно, находится в точном месте и не может быть сдвинуто даже на несколько миллиметров. Затем начните группировать оставшиеся компоненты в небольшие секции. Например, сгруппируйте все компоненты, непосредственно подключенные к микросхеме U1 или связанные с ней, вместе (вне платы), расположите их так, чтобы воздушные провода были короткими и прямыми (не пересекались), а затем проложите их вместе (вне платы). ). Сделайте это для всех различных модулей (или, по крайней мере, для нескольких одновременно), а затем переместите модули на плату как группы компонентов в место, которое имеет смысл. Перемещая уже проложенные модули на плату, вы сможете перемещать группы так, чтобы воздушные провода между ними были короткими и прямыми. и вы повторяете процесс маршрутизации «модулей» вместе так же, как вы делали компоненты внутри каждого модуля. Продолжайте в том же духе, и в конечном итоге вы получите хорошо продуманный, чистый дизайн с минимальным количеством переходных отверстий 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 с умом подходить к размещению компонентов, чтобы свести к минимуму количество необходимых переходных отверстий и количество дорожек, зацикленных вокруг. Как уже упоминалось, уменьшите ваши переходные отверстия. Для большинства переходных отверстий достаточно сверла 0,2 мм.

Экономическая перспектива:

Итак, это хобби-проект.

В этом случае сравните количество часов, которые вы потратите на создание макета, со стоимостью доски немного большего размера. Некоторые производители (например, pcbway) даже взимают одинаковую плату за плату размером 80x100 мм или 100x100 мм, поэтому увеличение размера может быть бесплатным.

Если вы потратите один день усилий, пытаясь разместить его на плате меньшего размера, чтобы сэкономить 2 доллара на стоимости печатной платы, просто расслабьтесь! Сделайте вашу доску больше. Неважно, есть ли неиспользуемое пространство. Он не должен выглядеть опрятным и тесным...

... вышеизложенное теперь устарело, поскольку вы сказали, что ваш корпус и размещение разъема были исправлены, поэтому:

Если бы это был мой хобби-проект, я бы выбрал 4 слоя (50 долларов, стоит того, время против денег), чтобы сохранить здоровую плоскость заземления и не тратить слишком много времени на размышления об электромагнитных помехах. Я знаю, это звучит немного абсурдно, но 4 слоя в наши дни настолько дешевы, что действительно имеют смысл в контексте хобби, когда вы хотите, чтобы он работал с первого раза без головной боли, проблем с электромагнитными помехами и без траты слишком много времени. Это также помогает тонким образом: вероятность того, что вы сделаете большую ошибку в шуме / электромагнитных помехах, будет намного ниже.

Если это автомобильная среда, ожидайте много шума (например, свечи зажигания ...), поэтому вам действительно нужна полная плоскость заземления. Особенно, если вы хотите получить низкий уровень шума на показаниях АЦП. Помните, что GND, т.е. 0 В, является вашим эталоном, поэтому тонкие дорожки заземления в значительной степени гарантируют высокий импеданс в GND, поэтому GND везде находится под разным напряжением в зависимости от тока, протекающего в нем, что приводит к очень шумным показаниям АЦП (если он вообще работает).

Что касается вашего вопроса о размещении компонентов. Размещение компонентов (как говорили и другие) составляет 80% трассировки. Предварительно продуманное правильное размещение деталей и все остальное становится на свои места.

После того, как компоненты размещены стратегически, вы обнаружите здесь две вещи. 1) Обучение автотрассировщику Altium займет гораздо больше времени, чем просто ручная трассировка. 2) Маршрутизация просто встает на место с уменьшением количества переходов и отсутствием сценических поездок (X, Y и Z) с Cu. трассы/проводники.

Не говоря уже об очистке после того, как авто-трассировщик сделал свое дело; Я видел много странных вещей, которые делает автотрассировщик, и это меня очень пугает. Да, я использовал AR (в цейтноте), но только для несимметричных разного оборудования и тому подобного.

ИМХО, возьми автомаршрутизатор Altium на Северный полюс, проруби во льду прорубь и закинь.