이 PCB 레이아웃을 너무 많이 배치 했습니까?

Altium을 사용하여 첫 번째 PCB 레이아웃을 수행하고 마침내 자동 라우터 단계를 통과했습니다. 결과는 혼란스럽고 누락 된 네트 및 디자인 규칙 위반이 있습니다. 이 보드에 너무 많이 포장했거나 구성 요소 배치를 다시 생각해야합니까?

보드는 두 개의 레이어입니다.

매우 구체적인 인클로저가 붙어 xy 축에서 보드를 더 크게 만들 수 없습니다.

이것은 취미 보드이지만 집에서 완전한 SMD 납땜 설정을했습니다 (좋은 범위와 모두). 커넥터 배치는 인클로저의 일부입니다 (그렇지 않으면 가장 먼저 이동해야 함). 구형 엔진 ​​모니터링 시스템을 대체하는 대체품입니다. 주로 열전대와 서미스터에서 측정합니다. 중앙의 큰 칩은 16MHz에서 실행 되는 ATmega2560 입니다.

최신 정보:

모든 입력에 감사드립니다. 보드를 재배치하고 4 레이어로 옮겼습니다. 그런 다음 손으로 모두 라우팅했습니다. 지금 훨씬 나아 보입니다!

시간이 절약 될 것이라고 생각하기 때문에 자동 라우터를 사용하고 있다고 가정합니다. 그러나 나쁜 소식이 있습니다 .PCB 레이아웃은 구성 요소 배치의 80 %, 라우팅의 20 %입니다. 구성 요소를 밟을 수는 없으며 신호가 연결되는 방식을 고려해야하며 구성 요소를 올바르게 배치하면이 배치에서 레이아웃이 "흐릅니다". 따라서 배치가 양호하면 라우팅을 곧바로 수행 할 수 있으며이 레이아웃을 수행하는 동안 직접 라우팅 할 수도 있습니다.

오토 라우터는 고통입니다. 나는 사람들이 그것들을 매우 성공적으로 사용하는 것을 보지 못했습니다. 특히 Altium에서 찾은 것과 같은 내장 툴이 있습니다 (최근에 새로운 도구를 보여 주었으므로 도움이 될까요?). 또한 구성 요소의 배치가 중요합니다.

자동 레이아웃 또는 회로 합성의 한 가지 문제는 프로그램이 사용자가 말한 대로만 수행한다는 것입니다. 모든 것을 말하지 않으면 어리석은 일이 발생합니다. 규칙은 완벽 해야합니다 . 구속 조건이 완료 되어야 합니다 . 모든 요구 사항은 규칙 및 지침의 형태로 내려야합니다. 종종 암시 적으로 얼마나 많은 정보를 알고 / 필요한지 알지 못할 수도 있습니다.-전원 신호를 보드 주변으로 라우트하지 마십시오.-디커플링 커패시터와 칩의 공급 핀 사이의 연결은 가능한 짧아야합니다. 많은 아날로그 회로 주위를 snaking-목록은 계속됩니다.

게재 위치가 거칠게 보입니다. 다음 예를 참조하십시오.

R17을 뒤집 으면 R17에서 R18로가는 트레이스가 R17에서 D1로가는 트레이스를 넘을 필요가 없습니다. R19는 C12와 병행하는 것 같습니다. 아마도 이것은 물리적으로 서로 평행하게 배치하여 레이아웃을 단순화하는 데 사용할 수있는 것입니다. R12를 C12 위나 아래로 이동하면 C18을보다 쉽게 ​​라우팅 할 수 있습니다. C17은 또한 교차 트레이스가 필요하지 않도록 180도 뒤집을 수있는 것처럼 보입니다. D1을 시계 방향으로 90도 돌리면 해당 트레이스를 "중앙"핀에서 R17로보다 쉽게 ​​라우팅 할 수 있습니다. 그리고 이러한 구성 요소 아래에 사용되지 않는 공간이 많이 있습니다. 사용하지 않고 전체 어셈블리를 약간 아래로 이동하십시오. 내가 80 % 배치, 20 % 실제 라우팅에 대해 말한 것을 기억하십니까?

또한 자동 라우터가 방금 포기한 것 같습니다. 예를 들어 보자.

이러한 흔적을 분리 할 공간이 많이 있습니다. 이것은 문제가되지 않아야하며, 누구나 왼쪽 트레이스를 왼쪽으로 조금만 이동하면 오류가 수정 될 것입니다.

다른 사람들의 말과 달리 자동 라우터를 사용하는 것은 문제가되지 않습니다. 자동 라우터에서 전체 디자인을 던질 수는 없으며 모든 것을 해결할 것으로 기대합니다. 그러나 올바르게 사용하면 자동 라우터는 합법적이고 시간을 절약하는 도구입니다. 자동 라우터를 사용하지 말라고하는 무릎을 꿇는 사람들의 말을 듣지 마십시오.

문제는 2 레이어 보드에 너무 많은 물건을 넣는 것입니다. 2 개의 레이어에 밀접하게 배치 된 많은 핀을 라우팅하는 것은 매우 비현실적입니다.

다른 문제는 레이아웃을 신중하게 고려하지 않았다는 것입니다. 이미지를 보면 평가하기가 더 어렵지만 가능성이 높습니다.

우선, 고밀도 칩 주위에 공간이 거의 없습니다. 다층에서도 칩 주변에 정체가 발생합니다. 때로는 고밀도 칩에서 트레이스를 손으로 라우트하여 약간 확장 한 다음 자동 라우터가 어떻게 처리 할 수 ​​있는지 확인합니다.

그러나 좋은 라우팅의 첫 번째 규칙은 좋은 레이아웃 입니다. 부품을 어딘가에 넣은 다음 나중에 라우팅 할 때 연결할 수 없습니다. 좋은 레이아웃은 더 많은 디자인을 할 때 배우고 직관을 얻는 것입니다. 처음 몇 디자인의 경우 많은 공간을 확보하는 데 도움이됩니다. 당신은하지 않았습니다.

큰 부품은 종종 핀 할당이 유연합니다. 이것은 일반적으로 마이크로 컨트롤러 및 FPGA에 해당됩니다. 어떤 경우에는 실제로 큰 부품의 핀아웃 사진을 인쇄했습니다. 그런 다음 보드에 연결해야하는 물건의 대략적인 배치에 해당하는 메모를 작성했습니다. 전원, 접지, MCLR 등과 같은 모든 고정 핀을 분리했습니다. 그런 다음 소프트 핀을 연결해야 할 대상과의 근접성에 따라 신중하게 할당했습니다.

이것은 반복적 인 프로세스 일 수 있습니다. 부품 주위에 부분이있을 수 있으며 한 방향으로 1 핀 짧다는 것을 알 수 있습니다. 부품을 옮기려면 부품의 다른쪽에 핀을 다시 할당해야 할 수도 있습니다.

마이크로 컨트롤러와 같은 큰 부품의 경우 큰 빈 공간에 배치 한 다음 바로 연결된 부품 만 주변에 배치합니다. 여기에는 바이 패스 캡과 캡이있는 크리스탈 (있는 경우)이 포함됩니다. 그런 다음 전체 부품 그룹을 한 번에 한 단위로 방향을 잡고 이동합니다.

일부 부품은 거친 위치에만 배치 한 다음 더 많은 부품을 배치 할 때 더 효율적으로 포장하여 포장하는 것이 정상입니다. 다시 말하지만 전체 프로세스는 반복적입니다. 약간의 경험과 직관을 얻은 후에는 이러한 단계가 더 빨라집니다. 처음 몇 디자인, 특히 밀도가 높은 디자인이 시간이 걸릴 것으로 예상합니다.

에어 와이어를 사용하여 적절한 배치를 한 후에는 모든 곳을 가로 지르지 않으면 중요한 신호를 약간 수동으로 라우팅하십시오. 나는 일반적으로 모든 바이 패스 캡을 먼저 수행하며, 바이 패스 캡은 바이 패스하는 전원 및 접지 핀에 이미 가깝습니다. 접지면이있는 경우 다음 단계는 대부분의 접지점을 비아를 통해 접지면에 연결하는 것입니다. 이것은 실제 라우팅 가능한 흔적이 될 공기 선 만 남습니다.

이 시점에서 경험에 따라 문제가 될 수있는 몇 가지 경로를 라우팅하거나 자동 라우팅을하게됩니다.

그러나 아직 자동 라우터를 사용하여 최종 경로를 작성하지 않고 문제 지점을 표시하기 만합니다. 올바른 자동 라우팅도 반복 프로세스입니다. 자동 라우터를 실행하고 문제가 발생하는 위치를 확인하고 수동 라우팅 및 결과적으로 배치 변경을 수행하고 자동 라우터를 다시 실행하는 등의 작업을 수행합니다. 결국 완성 된 경로에 수렴됩니다. 자동 라우터는 많은 작업을 수행함으로써 상당한 시간을 절약 해줍니다.

당신이 합리적으로 편안한 해결책을 찾은 후에는 모든 것을주의 깊게보고 수동으로 명백한 것을 정리하십시오. 예를 들어지면이있는 경우 비아가 뭉치지 않게하려고합니다. 많은 작은 섬들이 지표면에있는 몇 개의 큰 섬보다 낫습니다.

다시 말하지만, 모든 종교적 무릎을 꿇는 사람들의 말을 듣지 마십시오. 계속해서 자동 라우터를 사용하되 신중하고 책임감있게 수행하십시오. 저는 전기 공학을 전문적으로 수행하고 제가 설계 한 모든 보드의 95 % 이상에서 자동 라우터를 사용했습니다. 보드가 복잡할수록 자동 라우터는 더 많은 작업을 수행하는 데 유용한 도구입니다. 모든 작업을 수행 할 것으로 기대하지 마십시오. 그리고 좋은 배치부터 시작해야합니다.

자동 라우터는 마술이 아닙니다. 그리고 전체 보드를 수행하는 데 사용해서는 안됩니다. 먼저 중요한 비트를 직접 라우팅해야합니다. 전력, 고속 및 바이 패스 캡과 같습니다. 그런 다음 자동 경로가 지루한 작업을 수행하도록 할 수 있습니다.
자동 라우터가 올바르게 작동하려면 설계 규칙을 완벽하게 설정해야합니다.

이제 컴포넌트를 무작위로 배치 한 것 같습니다. 컴포넌트를 그룹화하거나 최소한 그리드에 배치하면 훨씬 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 예를 들어

• 전압 레귤레이터 일 가능성이 높은 U3는 C 근처에있을 것이다. 이것들은별로 보이지 않습니다.
• U7 및 U8에는 우회 캡이있을 가능성이 높습니다. 그것들은 어디에 있습니까?
• 오른쪽에 R 모음이 있습니다. 이것이 저항기 네트워크를위한 것이라면, 그것들을 정사각형 그리드에 넣지 않겠습니까? 당신이 사이에 약간의 공간을 유지하면 종종 손으로 잘 라우팅 할 수 있습니다.
  예:
  

일부 전문 보드 (테스트 장비 테어 다운) 또는 개방형 하드웨어 및 일부 pcb 레이아웃 비디오를 보는 것이 좋습니다. 로부터 EEVblog 예를 들어.

최소한 마운트가있는 정의 된 보드 크기로 작업하고 있습니다. 보드를 이미 만들었을 때 크기 제약없이 보드를 라우팅하고 인클로저를 생각하지 않는 것은 초보자의 실수입니다.

당신은 초보자가 할 수있는 가장 큰 실수 중 하나를 만들었습니다. 그리고 그것은 당신을 위해 당신의 일을하는 자동 라우터를 신뢰합니다. 이것은 취미 애호가들 사이에서 큰 오해이며, 자동 라우팅은 초보자를위한 것입니다. 실제로는 정반대입니다. 전문가 Altium (및 기타 패키지) 사용자 만이 도구를 올바르게 사용할 수 있으며 전문가가 될 때 손으로 직접 라우팅하기가 더 쉽습니다. 초보자는 항상 손으로 시작해야합니다. AUTOROUTER를 사용하지 마십시오.

보드를 쉽게 배선 할 수 있도록 중요하게 배치 된 부품 (주로 커넥터)을 배치하는 것이 좋습니다. 알고있는 것은 정확한 위치에 배치해야하며 몇 밀리미터도 움직일 수 없습니다. 그런 다음 나머지 구성 요소를 작은 섹션으로 그룹화하십시오. 예를 들어, U1 IC에 직접 연결되거나 U1 IC와 관련된 모든 구성 요소를 그룹화하고 (보드 외부) 에어 와이어가 짧고 똑 바르도록 (교차하지 않도록) 배열 한 다음 함께 배선합니다 (보드에서 분리) ). 다른 모든 모듈 (또는 적어도 한 번에 몇 개)에 대해이 작업을 수행 한 다음 구성 요소 그룹으로 보드에 모듈을 적절한 장소로 옮기십시오. 이미 라우팅 된 모듈을 보드로 옮길 때 그룹 사이의 전선이 짧고 직선이되도록 그룹을 재배치 할 수 있습니다. 각 모듈 내에서 구성 요소를 구성한 것처럼 "모듈"을 함께 라우팅하는 프로세스를 반복합니다. 이를 유지하면 최소한의 비아 (via)와 논리적 인 신호 흐름으로 생각하고 깨끗하게 디자인 할 수 있습니다.

그리고 당신의 실제 질문에 대답하기 위해, 아니오-그 보드에는 그다지 많지 않습니다. 사실, 내가 작업 한 일부에 비해 상당히 드문 경우입니다. 필요한 비아 수와 반복되는 트랙 수를 최소화하기 위해 구성 요소 배치에 대해 현명해야합니다. 다른 사람들이 언급했듯이 비아를 줄입니다. 0.2mm 드릴은 대부분의 비아에 충분합니다.

경제적 관점 :

그래서 이것은 취미 프로젝트입니다.

이 경우 레이아웃을 수행하는 데 소요되는 시간과 약간 큰 보드 비용을 고려하십시오. pcbway와 같은 일부 제조업체는 80x100mm 또는 100x100mm 보드에 대해 동일한 요금을 청구하기 때문에 크기를 늘릴 수 있습니다.

PCB 비용을 2 달러 절약하기 위해 더 작은 보드에 맞추려고 하루 동안 노력한다면 휴식을 취하십시오! 보드를 더 크게 만드십시오. 사용되지 않은 공간이 있는지는 중요하지 않습니다. 단정하고 좁아 보일 필요는 없습니다 ...

... 인클로저 및 커넥터 배치가 고정되었다고해서 위의 내용은 더 이상 사용되지 않습니다.

이것이 나의 취미 프로젝트라면 건강한 접지면을 유지하고 EMI에 대해 생각하는 데 너무 많은 시간을 소비하지 않기 위해 4 층 ($ 50, 가치, 시간 대 돈)을 갔다. 나는 그것이 조금 터무니없는 것처럼 들리지만 요즘 4 레이어는 너무 저렴하여 두통, EMI 문제없이 너무 많은 시간을 소비하지 않고 처음으로 작업하기를 원할 때 취미 상황에서 실제로 의미가 있습니다. 또한 노이즈 / EMI에서 큰 실수를 저지를 확률이 훨씬 낮습니다.

그것이 자동차 환경에 있다면 (스파크 플러그와 같은) 많은 소음을 기대할 수 있으므로 실제 접지면을 원할 것입니다. 특히 ADC 판독에서 노이즈가 적은 경우. GND, 즉 0V는 참조이므로 스키니 접지 트레이스는 GND에서 높은 임피던스를 보장하므로 GND는 흐르는 전류에 따라 전압이 어디에서나 다른 전압을 유지하므로 잡음이 많은 ADC 판독 값 (작동하는 경우).

구성 요소 배치에 관한 질문 다른 사람들이 말했듯이 구성 요소 배치는 라우팅의 80 %입니다. 미리 생각한 적절한 부품 배치 및 기타 모든 것이 제자리에 들어갑니다.

구성 요소를 전략적으로 배치하면 여기에 두 가지 결과가 나타납니다. 1) Altium 자동 라우터를 교육하는 것은 수동 라우팅보다 훨씬 많은 시간이 걸립니다. 2) 라우팅은 카운트를 통해 감소하고 Cu와 함께 경치 좋은 여행 (X, Y & Z)을하지 않고 제자리에 빠집니다. 트레이스 / 컨덕터.

자동 라우터가 끝난 후 정리는 말할 것도 없습니다. 나는 자동 라우터가하는 많은 이상한 일들을 보았고 그것은 정말로 나를 무섭게한다. 예, AR (시간 핀치)을 사용했지만 단일 엔드 기타 등에서 만 사용했습니다.

IMHO, Altium 자동 라우터를 북극으로 가져가 얼음에 구멍을 뚫어 넣습니다.