題:
我在這個PCB佈局上放了太多嗎?
user8908459
2018-03-19 11:34:28 UTC
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我正在做我的第一個PCB佈局(使用Altium),終於走過了自動佈線階段。結果是一團糟,並且缺少一些網絡和違反設計規則的行為。我是否在該板上裝了太多東西?還是只需要重新考慮一下元件放置?

木板是兩層。

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我被固定在一個非常特殊的外殼上,無法使板在x-y軸上變大。

這是一個愛好板,但我在家中有完整的SMD焊接設置(適用範圍很廣)。連接器的位置是外殼的一部分(否則將是首先要移動的部分)。它是舊式發動機監控系統的直接替代品。它主要從熱電偶和熱敏電阻進行測量。中央的大芯片是運行在16MHz的 ATmega2560


UPDATE:

感謝所有輸入。我重新佈置了木板,並移至4層。然後,我手動路由了所有路由。現在看起來好多了!

New board layout

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小評論:這些通孔似乎很大。大多數晶圓廠將在其“正常”過程中進行0.3mm的鑽孔(環形直徑大於0.6mm)。這可能有助於開拓一些空間。而且我將明確地重新考慮組件的放置,一切似乎都離主IC太近,並且板上有很多空白。
通常,連接器放在電路板的邊緣。您確定要將它們放在中間嗎?我認為您將要焊接垂直連接器,但是...可能最好將它們進一步移出
對於2層板,簡短的答案是肯定的。我建議您閱讀可用於主要組件的所有佈局和應用說明。更換它們並手動鋪設重要的軌道。用手將它們排序,然後查看您要在哪裡進行其他自動佈線。看起來可以完成2層板。如果允許的話,另一種選擇是嘗試減小電容和電阻的尺寸。您已經在芯片上有一些不錯的引腳要處理。
這是DB25的一組孔嗎?
AiliqcrqlsCMT是
六 答案:
Joren Vaes
2018-03-19 12:01:44 UTC
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我認為您正在使用自動佈線器,因為您認為這將節省您的時間。但是我有一個壞消息:據說PCB佈局是80%的元件放置,20%的佈線。您不能只壓下元件,還需要考慮信號的連接方式,如果正確放置元件,則佈局將從該位置“流出”。因此,如果您有一個好的位置,則可以立即進行佈線,並且在進行此佈局時也可以自己(或至少在很大一部分上)進行佈線。

自動佈線器很痛苦。我從未見過人們會非常成功地使用它們-尤其是像您在Altium中找到的那樣內置的(儘管他們最近展示了一種新工具,所以可能會有幫助嗎?)。此外,組件的放置至關重要。

任何自動佈局或電路綜合的問題是該程序只會執行您所告訴的內容-如果您不執行所有操作,它將執行愚蠢的操作。您的規則必須完美。您的約束條件必須是完整。您需要以規則和指令的形式來滿足您的所有要求。通常,您可能沒有意識到自己暗中知道/需要多少知識-不要在電路板上一直鋪設電源信號-去耦電容器與芯片的電源引腳之間的連接必須盡可能短且不能斷開繞著一堆模擬電路徘徊-清單繼續。

您的展示位置似乎很草率-以以下示例為例:

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如果要翻轉R17,則從R17到R18的跡線將不需要越過從R17到D1的跡線。 R19似乎與C12平行-也許可以通過將它們物理上彼此平行來簡化佈局。將R19移到C12上方或下方也可以更輕鬆地路由C18。 C17似乎也可以翻轉180度,因此不需要交叉走線。將D1順時針旋轉90度可能會更容易將走線從“中心”引腳路由到R17。而且在這些組件下有一堆未使用的空間,為什麼不使用它並向下移動整個組件呢?還記得我所說的關於放置80%,實際佈線20%的事情嗎?

此外,您的自動佈線器似乎剛剛放棄了。舉個例子: Odd error

有很多空間可將這些跡線分開。這應該不成問題,任何人都可以看到,您只需要將左側軌跡向左移動一小部分,錯誤就會得到解決。

有些人成功使用了自動佈線器,但是他們擁有大量的經驗,更改了所有設置並確切知道何時可以使用它們。
@PlasmaHH是的,也許我應該對答案進行修改,以減少“自動佈線器總是不好”的情況。但是,除非我對放置的觀點不滿意,否則無論您如何設置好設置,它們都不會做得很好。
自動佈線器是可以節省大量時間的合法工具。像任何復雜的工具一樣,您必須知道什麼時候該使用它以及如何正確使用它。但是,告訴人們不要使用自動路由器只是宗教上的胡說,是徹頭徹尾的壞建議。
@OlinLathrop,,請告訴我我在哪裡說過您不應該使用自動路由器。我說這很痛苦,因為正如您所說的,它們是非常複雜的工具,需要花費大量時間來設置,並且鑑於該OP所提供的上下文超出了該OP的功能。也許我對他們持否定態度,但是指責我的“宗教廢話”似乎有些過分。
*“我從未見過人們會非常成功地使用它們” *強烈暗示不能成功使用它們,因此,從廣義上講,不應使用它們。
@JorenVaes感謝所有的指針。您是否認為一旦我明智地進行佈局,便有足夠的空間來與董事會合作?
在不知道董事會其他要求的情況下很難說@user8908459。取決於信號的速度,要求什麼樣的信號完整性等都是很重要的。也許如果速度很慢,可以做到,但這並非易事。
@OlinLathrop是因為我從未見過將它們成功地用於PCB設計。我毫不懷疑它們在正確的地方很有用-畢竟,數字IC設計中一直使用自動佈局和佈線。但是,每當我看到有人嘗試將它們用於PCB時,結果要比一開始就手工完成就需要做更多的工作(當然,我幾乎只使用模擬和RF,而不是數字方式)。也許是因為英語不是我的母語,但對我而言,這並不意味著它們不能被使用-只是它可能並不像看起來那樣簡單。
@JorenVaes該板用於監控發動機系統,主要從熱電偶和熱敏電阻進行測量。中心的大型芯片是運行在16MHz的ATMega 2560
考慮到使用熱電偶和熱敏電阻所需的靈敏測量,@user8908459強烈建議使用更高層數的板。我認為如果不進行4層覆蓋,就無法以這種密度設計出性能良好的電路板,因此可以使用接地層和電源層。
@JorenVaes我的板子在OSH Park製造,不允許盲孔。當您必須為每個通孔一直鑽通時,使用接地/電源平面還是有意義的,還是這很標準?
@user8908459這樣的電路板不需要盲孔。使用貫穿平面的通孔是很普遍的。 當然,請記住,良好的組件佈局仍然至關重要!
@user8908459是的,即使在四層板上也要有足夠的通孔-只需注意它們的位置即可,以免因疏忽切斷或堵塞電源/接地層的一部分而造成一系列通孔和/或直通-孔連接。
Olin Lathrop
2018-03-19 16:40:24 UTC
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與其他人所說的不同,使用自動路由器不是問題。它們是對的,因為您不能只是將整個設計投入自動路由器,並期望它能夠為您解決所有問題。但是,如果使用正確,自動路由器是合法且節省時間的工具。不要聽取別人說不要使用自動佈線器的命令。

您的問題是您試圖將太多的東西塞滿2層板。期望路由許多緊密分佈在兩層中的引腳是不現實的。

另一個問題是您沒有足夠仔細地考慮佈局。通過查看您的圖像很難對此進行評估,但這似乎很有可能。

一方面,密集芯片周圍的空間很小。即使使用多層,該芯片周圍也會出現擁塞。有時候,我什至將走線軌跡從密集的芯片上移開以將其擴展一點,然後看看自動路由器如何處理它。

但是,好的佈線的首要規則是好的佈局 b>。您不能只是在某個地方放下零件,然後在以後的佈線中以某種方式將它們連接起來。良好的佈局是您將學到的知識,並且可以在進行更多設計時獲得一些直覺。對於前幾個設計,它有助於為自己留出足夠的空間。你還沒有。

大型零件的引腳分配通常很靈活。微控制器和FPGA通常如此。在某些情況下,我實際上已經打印出大部分的引腳排列圖片。然後,我圍繞它做筆記,以適應它必須連接到板上的東西的粗略放置。我劃掉了所有固定的引腳,例如電源,地線,MCLR等。然後我根據與它們必須連接的物體的接近程度仔細分配了軟引腳。

這可以是一個迭代過程。您可能會繞過零件,並意識到您在一個方向上短了一個針腳。這可能需要在零件另一側重新分配銷以使周圍的東西移位。

對於諸如微控制器之類的大型零件,我將其放置在較大的空白區域中,然後僅將其直接連接的零件放置在其周圍。這包括旁路蓋和帶有其蓋的晶體(如果有)。然後,您將整個零件組定向並移動為一個整體。

將某些零件僅放置在粗糙的位置是完全正常的,然後隨著放置更多的零件,回來並更有效地包裝它們。同樣,整個過程是迭代的。獲得一些經驗和直覺之後,這些步驟將更快。希望前幾個設計(尤其是密集設計)需要一段時間。

一旦您的佈線合理,並且沒有遍布各地,請對重要信號進行一些手動佈線。通常,我通常會先做所有旁路電容,這些電容當然應該已經靠近它們旁路的電源和接地引腳。如果您有接地層,則下一步是使用過孔將大多數接地點連接到接地層。這樣只留下了可實際佈線的空氣線。

這時,根據您的經驗,您可以路由一些可以看到的問題,或者只是讓自動路由器飛起來。

但是,您尚未使用自動路由器來創建最終路由,只是為了向您顯示問題點。好的自動路由也是一個反复的過程。您運行自動佈線器,查看出現問題的位置,進行一些手動佈線,並可能因此而更改放置,再次運行自動佈線器,等等。最終,您收斂到一條完整的佈線上。通過為您完成許多繁瑣的工作,自動佈線器仍為您節省了大量時間。

找到合理的解決方案後,請仔細檢查所有內容並手動清理明顯的內容。例如,如果您有接地層,則不希望過孔成簇。在地面上,許多小島比幾個大島要好。

不過,請不要再聽所有宗教上的嘲笑。繼續並使用自動路由器,但要認真負責地進行操作。我從事電氣工程專業,並且可能在我設計的所有電路板中的95%以上都使用了自動佈線器。電路板越複雜,自動佈線器就越能為您完成艱苦的工作。只是不要期望它能夠完成所有工作。而且,您必須從良好的位置開始。

還有一件事-如果這是您的第一個董事會佈局,您很可能是業餘愛好者或學生。您可能沒有硬性規定來規定電路板必須具有一定的物理尺寸。如果不是,為什麼通過使它盡可能地小來給自己帶來更多的痛苦呢?也許您可以將董事會的規模擴大一倍甚至更多,特別是如果這是第一次嘗試,並且實際上是在證明概念。後來,當您進行了不可避免的更改後,就足以擔心優化物理尺寸了。
““別聽那些不使用自動佈線器的嘲笑者。”我只會在作家顯然還沒有正確設置它的必要技能時才這樣說。就像我在回答中所說的那樣,自動佈線器是為有經驗的設計師而不是業餘愛好者或初學者設計的。
Olin,感謝您提出有關重新分配圖釘的建議。這解決了大約50%的問題。
Jeroen3
2018-03-19 11:44:16 UTC
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自動路由器不是魔術。並且不應該用來做完整的木板。您首先需要自己路由重要的位。像電源,高速和旁路蓋一樣。然後,您可以讓自動路由完成繁瑣的工作。
必須正確設置設計規則,自動路由器才能正常工作。

現在看來,您已經隨機放置了組件。如果將組件分組或至少將它們放在網格中,則可獲得更好的結果。例如,

    U3(最有可能是穩壓器)的C值將接近。這些 看起來不太近。
  • U7和U8最有可能帶有旁路蓋。那些在哪
  • 右側有R的集合。如果這些是用於電阻器網絡,為什麼不將它們放在方形網格中?如果您在兩者之間留出一些空間,則通常可以手動進行精細佈線。
    示例:
    example square grid routing

我建議您查看一些專業板(拆卸一些測試設備)或高質量的開放式硬件,以及一些PCB佈局視頻。例如,來自 EEVblog

至少您正在使用帶有安裝座的已定義板尺寸,好!這是一個經典的初學者錯誤地在沒有尺寸限制的情況下路由電路板,並且在電路板製造完成後考慮外殼的情況。

DerStrom8
2018-03-19 16:05:54 UTC
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您犯了一個新手可能犯的最大錯誤之一,那就是相信自動佈線器可以為您完成工作。這在業餘愛好者中是一個巨大的誤解,那就是自動佈線器是針對初學者的。實際上,情況恰恰相反。只有專家級的Altium(和其他軟件包)用戶才能正確使用它,並且當他們成為專家時,無論如何,他們通常更容易手動進行佈線。初學者應該總是從手工開始。請勿使用AUTOROUTER。

為幫助您佈置電路板,建議您首先放置關鍵位置的零件(主要是連接器)。您知道的所有內容都需要放在精確的位置,甚至不能移動幾毫米。然後開始將其餘組件分組為小部分。例如,將與U1 IC直接相連或相關的所有組件組合在一起(不在板上),對其進行排列,使導線短而直(不要交叉),然後將它們佈線在一起(不在板上)。 )。對所有不同的模塊(或一次至少幾個)執行此操作,然後將這些模塊作為一組組件移動到板上有意義的位置。當您將已經佈線的模塊移至板上時,您將能夠重新放置組,以使它們之間的電線短而直,並重複該過程以將“模塊”一起佈線,就像您完成組件一樣在每個模塊中。繼續進行下去,最終您將擁有一個經過深思熟慮,整潔的設計,並且通孔和邏輯信號流最少。

回答您的實際問題,不,該板上沒有太多東西。實際上,與我研究過的一些相比,這是非常稀疏的。您只需要對組件的位置保持聰明,就可以最大程度地減少所需的過孔數量和環繞的走線數量。正如其他人提到的,縮小通孔。對於大多數通孔,0.2mm的鑽頭就足夠了。

0.2毫米的鑽頭可能很昂貴。例如,OSHpark(最受愛好者和原型歡迎)和FirstPCB(以及其他類似的中文產品)的最小間距為0.25mm。對於非bga板,我不建議任何小於0.3的值。
0.2mm〜8 mil是大多數(可靠)製造商的標準。但是即使如此,比OP在其佈局中使用的尺寸要小0.3mm
bobflux
2018-03-19 15:17:10 UTC
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經濟觀點:

所以,這是一個愛好項目。

在這種情況下,請考慮您將花費多少小時進行佈局以及相對於稍大的電路板的成本。一些製造商(例如pcbway)甚至會向您收取80x100mm或100x100mm板的費用,因此可以免費增加尺寸。

如果您花費一天的時間嘗試將其安裝在較小的板上,以節省2美元的PCB成本,請放輕鬆!使您的董事會更大。是否有一些未使用的空間都沒關係。不必看上去整潔而擁擠...

...由於您說機櫃和連接器的位置是固定的,因此上述內容已過時,因此:

如果這是我的業餘愛好項目,我會花4層(50美元,值得,時間還是金錢)來保持健康的接地平面,而不必花太多時間思考EMI。我知道這聽起來有點荒唐,但是如今4層是如此便宜,以至於在業餘愛好中,當您希望它第一次工作而沒有頭疼,EMI問題且不花費太多時間時,這確實很有意義。它還可以通過一些細微的方式提供幫助:您在噪聲/ EMI方面犯重大錯誤的機會將大大降低。

如果在汽車環境中,會產生大量噪音(例如火花塞...),因此您真的想要一個完整的接地平面。尤其是要降低ADC讀數的噪聲時。請記住,GND(即0V)是您的參考,因此瘦的接地跡線可以確保GND中的高阻抗,因此GND隨處所流的電流不同而處在不同的電壓,因此ADC讀數非常嘈雜(即使它可以工作)。

我堅持使用非常特殊的外殼,無法在X-Y軸上增大電路板。但是,我正在考慮堆疊兩塊板,但這會使成本增加一倍。
您要手工焊接還是組裝?愛好還是專業?連接器的位置是否固定在外殼中?
@user8908459,您不需要這樣做。正如其他人指出的那樣,該板上已經有足夠的空間。只需重新考慮佈局,使通孔變小,然後手工佈線
如果無法更改連接器的位置,並且由於最高的連接密度似乎在“大芯片”和連接器之間,請考慮旋轉它,甚至切換PCB側面以簡化佈線。如果是微型或其他可編程芯片,還請記住,您經常可以交換引腳以簡化佈局。
另外,由於信號似乎從U1流到U7 / U8,然後流到中間的連接器,因此U7 / U8應該在U1和連接器之間...如果可以移動連接器,則會更容易。需要示意圖來說明更多
@MCG:不,*如果只有兩層*,那麼該板上沒有足夠的空間。對於兩層板,它太密了,在明顯擁擠的區域周圍沒有留下任何空間。
@OlinLathrop我希望與眾不同。PCB上很容易有足夠的未使用空間來重做佈局,但要多加考慮,以簡化佈線。
如果這是我的業餘愛好項目,我會選擇4層(50美元,物有所值,時間還是金錢)來保持健康的接地平面,而不必花費太多時間思考EMI。我知道這聽起來有點荒謬,但是如今4層是如此便宜,以至於在業餘愛好中,當您希望它第一次工作而沒有頭疼,EMI問題且不花費太多時間時,這確實很有意義。
@peufeu這是一個愛好板,但我在家中擁有完整的SMD焊接設置(適用範圍很廣)。連接器的位置是外殼的一部分(否則將是首先要移動的部分)。它是舊式發動機監控系統的直接替代品。它主要從熱電偶和熱敏電阻進行測量。中心的大型芯片是運行在16MHz的ATMega 2560。
好!因此,將所有無源元件移出板外,首先將信號最多的IC放置到連接器(即U1),然後再放置U7,U8和其他較小的IC。您可以旋轉它們並將它們放在頂部或底部,並交換微控制器上的引腳。嘗試獲得一個可以“順暢”流動的展示位置,然後您可以將圖片放入您的問題中。此後,大多數信號“總線”都很好地流動了,則更容易用無源元件和較小的零件填充其餘空間。“流動”的反義詞是“穿越”大型總線,這將需要大量的過孔。
如果是在汽車環境中,則可能會產生大量噪音(例如火花塞...),因此您確實需要完整的接地平面。尤其是要降低ADC讀數的噪聲時。請記住,GND(即0V)是您的參考,因此,細的接地跡線可以確保GND中的高阻抗,因此GND處處的電流取決於在其中的電流,因此處在不同的電壓,因此ADC讀數非常嘈雜(即使它可以工作)。
Steve
2018-03-20 04:37:07 UTC
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關於組件放置的問題。元件放置(正如其他人所說的)佔佈線的80%。經過深思熟慮的適當零件放置,其他所有零件都放置到位。

以有策略的方式放置組件後,您會在這裡發現兩件事。1)教育Altium自動路由器比手工佈線要花費更多的時間。2)佈線恰到好處,減少了通道數,並且沒有使用Cu進行風景秀麗的旅行(X,Y & Z)。痕跡/導體。

更不用說自動路由器完成後的清理工作了;我已經看到自動路由器所做的許多奇怪的事情,這真的使我感到恐懼。是的,我使用了AR(有時間限制),但僅用於單端雜項之類的東西。

恕我直言,將Altium自動路由器拉到北極,在冰上切一個洞,然後扔進去。



該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 3.0許可。
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