¿Alguien puede ofrecer alguna estrategia útil para pasar de un nido de ratas a una PCB enrutada?
(Estoy usando Eagle y mi objetivo es hacer PCB de una o dos caras en casa)
Dibujar el esquema está bien, pero cuando se trata de enrutar las pistas, se siente como desenredar una bola gigante de lana.
Un recurso al que remito a la gente con bastante frecuencia es el Tutorial de diseño de PCB de David Jones .
Mucha buena información sobre la colocación de componentes, enrutamiento, tolerancias, capas, etc.
Solo para reiterar lo que otros han dicho, y D. Jones también lo dice, todo comienza con la ubicación de los 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 manera de mover o rotar partes para que de repente sea más fácil.
Me gusta comenzar poniendo mi esquema frente a mí. Por lo general, desea que sus partes estén dispuestas de tal manera que las huellas no tengan que ir más allá de lo necesario.
Por lo general, cuando las personas hacen esquemas, intentan que sus esquemas sean "bonitos". Colocar su tablero de la misma manera que su esquema suele ser un muy buen comienzo. Pero, antes de hacer eso, mire cualquier cosa con la que realmente necesite interactuar, puertos USB, puertos de programación, botones, etc. y colóquelos donde sea mejor para el producto final.
Una vez que haya diseñado sus piezas, comience por enrutar las huellas más importantes. Estos rastros son los que tienen datos de alta velocidad y preferiría que no salten a diferentes lados del tablero.
Después de colocar esos rastros, dirija sus rastros de energía. En este punto, debería poder averiguar cómo enrutar mejor lo que queda.
Por lo general, me toma 3 o 4 iteraciones de diseño de un tablero antes de estar satisfecho con lo que he hecho. Cada vez que lo hago, aprendo formas particulares en las que se deben enrutar los rastros para simplificar el enrutamiento.
Como nota final, si tiene la capacidad de hacerlo, esté dispuesto a cambiar los pines que se conectan a un periférico. Por ejemplo, si tiene un LED conectado a un microcontrolador, debe intentar usar un pin que esté lo más cerca posible de donde desea colocar el LED en el tablero. Muchas veces no tienes esta libertad, pero es algo que debes intentar hacer si puedes.
Coloque los componentes como desee para que su diseño "tenga sentido" desde el punto de vista de la usabilidad. Haga que los componentes polarizados siempre tengan la misma orientación. Coloque conectores en el perímetro de su placa, haga que los chips IC tengan una orientación consistente.
Luego deje que el enrutador automático haga su magia, configurando el DRC para usar anchos de trazo que son grandes inicialmente (me gusta comenzar alrededor de 20 mil). Si no se enruta al 100 %, escriba "ripup"; en la línea de comando para llevarlo de vuelta a un nido de ratas y cambiar el DRC para reducir progresivamente los anchos de trazo hasta que el enrutador automático esté satisfecho.
Sé que mucha gente "muy dura" tiene "problemas" con el enrutador automático, pero creo que hace un gran trabajo. A menos que esté realizando E/S digital 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, tendría un poco de cuidado al colocar cosas como cristales cerca de los pines de los chips IC que están usando, si tiene alguno.
Solo voy a enumerar algunos consejos aquí sin ningún orden en particular:
Determine primero su estrategia de poder/tierra. Siempre que sea posible, utilice un plano de alimentación y tierra. Si se adhiere a una placa de 2 lados, use un vertido de tierra en la parte inferior y recuerde quitar cualquier cobre huérfano. Su objetivo es tener siempre el camino más corto a tierra. Las señales de mayor frecuencia seguirán la ruta de inductancia más baja a tierra, no la resistencia más baja. Es posible que deba agregar condensadores de desacoplamiento adicionales.
Haga su diseño en una cuadrícula, haga que el tamaño de la cuadrícula sea un múltiplo de su tamaño de trazo más pequeño. Haga trazas más grandes un múltiplo de su cuadrícula.
Coloque los componentes prestando especial atención a cualquier señal de alta frecuencia o bus con alta capacitancia, cualquiera que requiera que considere los efectos de la línea de transmisión. Algunos ejemplos: bus I2C que se conecta a muchos chips (3-4+), incluso si es un bus de baja velocidad. Buses SPI @ 1MHz o mayor especialmente, buses I2S, distribución de reloj, osciladores de cristal, USB, ethernet, buses de memoria, etc.
Los enrutadores automáticos apestan. Son útiles si tiene 25 señales GPIO que son solo control de encendido y apagado y realmente no le importa a dónde van, incluso entonces es probable que se rasque la cabeza al ver lo que hizo. Nunca deje que encamine las líneas eléctricas o de señal. He usado altiums, orcas y eagles, todos son bastante malos.
Nunca, a menos que realmente sepa lo que está haciendo, use un plano de tierra dividido, incluso si la hoja de datos de ADC/DAC dice que necesita terrenos analógicos y digitales separados. Preste atención a las rutas de retorno a tierra, pero no divida el avión.
Si tiene que usar un plano de potencia dividida debido a áreas de múltiples voltajes de suministro: Ningún rastro de señal puede cruzar la división en una capa adyacente. No importa cuál sea el rastro o lo que haga, no cruce esa división. Ponga Keep Outs en las capas afectadas para hacer cumplir esto.
Al colocar los componentes, puede ser útil diseñar primero el componente y su circuito estrechamente asociado y luego moverlos a la placa como un grupo. Por ejemplo, con una fuente de alimentación conmutada, el IC en sí mismo suele ser muy pequeño, pero también debe tener en cuenta el diseño del circuito de soporte externo, que a menudo debe mantenerse muy cerca con rutas de corriente controladas. Por lo tanto, diseñe primero toda la pieza del circuito fuera de las dimensiones de la placa para que tenga una buena idea de cuánto espacio necesita realmente. Haga lo mismo con todos los circuitos integrados, ya que incluso las tapas 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 discutiendo un método.
Me gustaría vincularlos a una nota de aplicación creada por Intel que me ayudó, cuando estaba comenzando, a hacer que mi mente pensara en las cosas que debería primero. Si desea otras fuentes, solo comente y puedo mostrarle a dónde he ido desde allí 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 alimentación a partir de una placa de 2 capas bien diseñada.
No soy un experto, pero este es el enfoque que sigo y funciona...
1. Enrutamiento de las vías más importantes primero comenzando con los rieles de alimentación y tierra
2. Corre el suelo alrededor del borde de la tabla donde sea posible (pero no tan cerca que toque el borde)
3. El siguiente paso es dividir el circuito en bloques de construcción funcionales.
4. Arregle 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 (digamos menos de 60, aunque esto obviamente depende de la complejidad de su circuito) si su ubicación es buena (tenga en cuenta que uso protel 99se, no estoy familiarizado con eagle, por lo que el tiempo de enrutamiento automático puede variar)
6. A continuación, deshaga el enrutamiento automático... y el enrutamiento manual... enrutamiento de las pistas dentro de los bloques funcionales primero y luego las conexiones entre los bloques.
Un viejo dicho es que el diseño es 90% colocación y 10% enrutamiento, tómese el tiempo para obtener la colocación correcta y el resto encajará.
Una estrategia útil al colocar una placa es colocar primero los componentes más grandes y los conectores, luego los componentes más pequeños como Rs y Cs. La ubicación de los 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 el final.
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 aún no se mencionó. Y desde mi experiencia, no sugeriría usar el enrutador automático. Se dijo que es bueno para principiantes, pero en mi opinión, es todo lo contrario. Hay tantas "mejores prácticas" que la mayoría de los enrutadores automáticos no conocen.
Dado que me enfrenté a obtener una PCB para obtener la aprobación EMV por primera vez, sé lo importante que es la atención a los detalles y cómo la mayoría de los enrutadores automáticos estropearían esos detalles.
Puñal
DarenW