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Forum: Platinen Bitte erstes(aber anspruchsvolles) Platinenlayout überprüfen


Autor: Laias (Gast)
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Hallo an alle!
Ich habe nun mein erstes Platinenlayout in Eagle erstellt und schon so 
viele Tipps wie möglich berücksichtigt.

Dennoch wäre es nett, wenn ihr mal über das Layout der Platine schauen 
könntet, da ich diese auch ferigen lassen wollte und es ziemlich 
ärgerlich wäre, wenn da ein Fehler unterläuft.

Der DRC mit der Datei der Leiterplattenfirma(haka-lp) hat keine Fehler 
gefunden.

Zum besseren Verständniss der Schaltung hänge ich auch noch den 
Schaltplan an.

Zur Funktion ein paar Worte:

Die Platine soll insgesamt 4 RGB LEDs parrallel über die drei PWM 
Ausgänge des ATmega8 ansteuern. Dabei wurden jeder LED ein Vorwiderstand 
spendiert und ein ULN2003 zum ansteuern verwendet.
Der ATMega8 liest dazu noch 2 ADC's für einen LM335 und einen LDR aus.

Der linke ATMega32 steuert über einen Analogschaler IC (4066) 4 
externe(kleine) Verbraucher und Schalter.
Desweiteren wird die Paltine über USB (V-USB) vom Computer aus steuerbar 
sein( mir ist bewusst, dass das viel Programmierarbeit ist ;) ).

Danke schon mal im Vorraus!

Autor: Tom (Gast)
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Wo ist das anspruchsvolle Layout? :)

Spass bei Seite. Was ich gesehen habe ist, dass du viele kleine 
"Masseinseln" hast, welche nicht (optimal) angeschlossen sind. Entweder 
du setzt da noch Durchplatierungen oder sorgst dafür, dass die 
Massefläche früher aufhört.

Autor: Christoph S. (mixer) Benutzerseite
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Hallo,

wieso nimmst du für die PWM-Erzeugung nicht auch den Mega32 her und 
spendierst ihm noch n USB-UART IC (z.B. FT232)?
Wenn die SW-USB Lösung wegfällt, dann hat der Mega32 auf jeden fall 
genügend Zeit um die 3 PWM-Werte zu generieren, und du sparst dir die 
Kommunikation zum Mega8.

Gruss

Autor: Laias (Gast)
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@Tom:

Für mich ist es jedenfalls ziemlich anspruchsvoll ;)
Das mit den Masseflächen werde ich mir mal anschauen, weiß aber nicht so 
recht wie ich das machen soll, da es ja von dem Massepolygon von Eagle 
kommt.

@mixer:

Stimmt, der Mega32 hätte das auch alleine geschafft.
Ziel dieses Projekts war es allerdings auch den I2C Bus etwas zu 
studieren und einen eigenen Treiber für Linux + Windows zu schreiben.
Anonsten wäre der FT232 wirklich praktisch.

Danke, wenn sonst keine Fehler vorhanden sind werde ich die Platine nach 
einen Prototypaufbau auf Lochraster(in DIL) bestellen.

Autor: Sven (Gast)
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hmm.. die Kritik bzw. den Tipp mit der Massefläche verstehe ich nicht 
recht.
Man macht es doch nicht, damit überall Masse ist, obwohl das praktisch 
ist, sonder eher, um das Ätzbad zu schonen.

Autor: Stephan W. (sir_wedeck)
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Morgen,
also das mit den GND Inseln wurde schon gesagt, aber was ist mit den 
Leiterbahnen los? Warum hast du diese teilweise in unterschiedlicher 
Stärke gemalt? Mach bitte alle gleich stark, so wie die DKs gleich groß 
(wenn sie es nicht schon sind). Runde DKs sind etwas besser, dann kann 
man besser eine Leitung vorbei führen.

Wenn du schon dabei bist, spendiere den 4066 noch ein 100nF C.
Noch ein Tip zum 4066 und dem Mega32:
Schau dir noch mal das "hochfahren" des AVRs im Datenblatt an! Wie 
stehen die IOs und was sollen deine SWs wären-dessen tun?

Stephan

Autor: Stephan W. (sir_wedeck)
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noch was vergessen:
ziehe die RX und TX Leitungen des MEGA32 und des MEGA8 auf Stiftleisten 
raus, so kannst du beim Entwickeln der SW auch mal was ausgeben und so 
etwas besser Debuggen. In der Fertigen Schaltung (Gerät) brauchst du 
diese dann nicht mehr zu bestücken.

Bau dir auf Lochraster-Pl. einen TTL -> RS232 Umsetzer auf, kann man 
immer gebrauchen!

Stephan

Autor: ... (Gast)
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Reine Richtungswechsler (DuKos) kann man kleiner ausführen. z.B. 0,3er 
Bohrung mit 0,15er Restring. Also Pad-Durchmesser 0,6mm mit 0,3mm 
Bohrung. Pads sollten besser Rund ausgeführt werden, da der 
LP-Hersteller damit weniger Probleme hat. Wie schon gesagt, kleine 
Kupferflächen die keinem Netz zugeordnet sind beseitigen. Dem 
LP-Hersteller ist es egal wie viele freie Flächen da sind. Aber solche 
nicht angebundene Flächen können zu Übersprechen und Kurzschlüssen 
führen.
Wie immer, altes Thema: Ausführung der Quarzlayouts! Such mal hier in 
den verschiedenen Beiträgen; wurde schon öfter behandelt.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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... schrieb:
> Wie immer, altes Thema: Ausführung der Quarzlayouts!
Falls das mit der Suche nicht so ohne weiteres klappt:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/33-Quarz

Und dann noch die Entkopplungskondensatoren:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung

Prinzipiell ist mein Vorgehen beim Layout so:
Zuerst die Versorgung incl. Entkopplung.
Dann die Signale.
Und zum Schluss wird das ganze noch mit Kupfer geflutet.
Anschliessend kommen da für die Versorgung (insbesondere GND) noch eine 
gute Packung Durchkontaktierungen auf die Kupferfläche.

Autor: Tron (Gast)
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Du verschwendest ne menge Platz, das könnte gute 30% kleiner sein.

Autor: Laias (Gast)
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Stephan W. schrieb:
> also das mit den GND Inseln wurde schon gesagt

Ich habe die Orphans des Polygons abgestellt, weiß aber nicht ob das für 
die Fertigung Probleme machen köntne, glaube ich aber eher nicht.

Neues Layout im Anhang.

> was ist mit den
> Leiterbahnen los? Warum hast du diese teilweise in unterschiedlicher
> Stärke gemalt? Mach bitte alle gleich stark, so wie die DKs gleich groß
> (wenn sie es nicht schon sind). Runde DKs sind etwas besser, dann kann
> man besser eine Leitung vorbei führen.

Leiterbahnen:
Ich hab diese Empfehlung für die Standardbreite bei genügend Platz 
berücksichtigt: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Eagle_im_H...

Ist das so tragisch, dass ich die nochmal ändern muss?

Die DK's sind nun alle RUND und in der gleichen Größe.
Bei dem Angebot von haka werden Bohrungen erst ab 0,5 Durchmesser 
akzeptiert.

> Wie immer, altes Thema: Ausführung der Quarzlayouts!

Ist das mit dem Abstellen der Orphans erledigt?
Ansonsten weiß ich nicht wie ich die Quarze vom Masse-Polygon 
ausschließen soll.

Die Entkoppelungskondensatoren sollen so erstmal reichen. Werde die 
Tipps aber fürs nächste Layout berücksichtigen.

> Du verschwendest ne menge Platz, das könnte gute 30% kleiner sein.

Das ist mehr oder weniger Absicht.

Ich hoffe ich komme langsam weiter.

Autor: Leo ... (-headtrick-)
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@ Laias
Dicke Leitungen, vor allem an SMD-Bauteilen können Probleme
beim Handlöten bringen oder wird das im Lötofen gebacken?
Da sollte man besser Thermals einbauen, sonst schmilzt das
Lötzinn bei Handlötung nie. Sollte man auch beachten wenn später
mal ein Bauteil gewechselt werden muss.

@Sven
>ist, sonder eher, um das Ätzbad zu schonen.
Das ist reine Theorie. Einige Bäder zersetzen sich auch von selbst
wenn die ne Weile nicht benutzt wurden. Und so teuer sind die
Chemikalien ja auch nicht.

Autor: Christoph S. (mixer) Benutzerseite
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Hallo,
du hast auf der Unterseite ca. 17 Leiterbahnen (schnell überflogen). 
Schau, dass von denen noch ein paar wegbekommst, dann könntest du eine 
einseitige Platine machen und die restlichen Leiterbahnen mit 
Drahtbrücken ausführen.

Gruss

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Das mit dem Quarz unten ist noch recht suboptimal gelöst:
Der Lasttrom vom ULN solte da nicht drüber fließen, denn das wird dem 
Oszillator unnötigen Jitter bringen. Trenn den Pfad da rüber besser mal 
ab...

Autor: Laias (Gast)
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Leo ... schrieb:
> Dicke Leitungen, vor allem an SMD-Bauteilen können Probleme
> beim Handlöten bringen oder wird das im Lötofen gebacken?
> Da sollte man besser Thermals einbauen, sonst schmilzt das
> Lötzinn bei Handlötung nie. Sollte man auch beachten wenn später
> mal ein Bauteil gewechselt werden muss.

- Ja es wird per Hand gelötet.
- Wie baut man diese Thermals ein? Beim Masse Polygon ist die Checkbox 
Thermals gesetzt.
- Die Platine wird professionell gefertigt. Ich weiß nicht, ob da die 
dicken Leiterbahnen an den Bauteilen noch ein Problem sind. Ansonsten 
kann ich das auch schnell ändern.

> Das mit dem Quarz unten ist noch recht suboptimal gelöst:
> Der Lasttrom vom ULN solte da nicht drüber fließen, denn das wird dem
> Oszillator unnötigen Jitter bringen. Trenn den Pfad da rüber besser mal
> ab...

Habe versucht, die Last nun umzuleiten um den Jitter zu verringern.

Das Problem ist nur, dass ich nicht weiß wie ich einen bestimmten 
Bereich von dem GND-Polygon ausschließen kann.

> mixer
Die Platine wird doppelseitig von einer Firma gefertigt(haka-lp). Sonst 
wäre ein einseitiges Layout praktischer, wenn auch schwerer zu routen.

Ich habe die aktualisierten Bilder hochgeladen.

Danke für die schnelle Hilfe!

Autor: Laias (Gast)
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So hab nun noch ein paar Tipps berücksichtigt, wie z.B. die Leiterbahnen 
besonders um die SMD Bauteile kleiner zu machen.

Hier noch mal das Update.

Nun noch eine Frage. Ich habe ein Bild angehängt. Ist es problematisch 
eine Durchkontaktierung oder ein Pad mit einer so kleinen Leiterbahn zu 
verbinden?

Autor: Stephan W. (sir_wedeck)
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Hi

auf der rechten Seite, 3. 4er Leiste von oben -> eine DK 4eckig und die 
darunter ist glaub ich kleiner als die anderen (Durchmesser).

und beim ATMEGA8 sind oben links auch noch 2 DKs viereckig.

schau dir nochmal die Seiten von "Lothar Miller" an (s.o.) da ist auch 
noch was zum Thema Verpolung beschrieben.

Mach die Quarze etwas dichter an die MCs ran und setze die kleinen Cs 
(für die Spannungsversorgung) unter die MCs.

Wirklich keine DEBUG-Schnittstelle?
Lass die LB-Breite so wie sie jetzt ist, aber beim nächsten mal mach es 
einheitlicher, es gibt eigentlich nur selten einen Grund, eine L-Bahn so 
zu vermurksen. ;-)

Die MC-Outputs für den 4066 überprüft?

Stephan

Autor: elo (Gast)
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Laias schrieb:
> Das Problem ist nur, dass ich nicht weiß wie ich einen bestimmten
> Bereich von dem GND-Polygon ausschließen kann.

Zusätzliche Fläche als Keepout oder Restrict drüberlegen. Wenn du ein 
paar Leitungen/Bauteile verschiebst kann die Masse besser "fliesen" bzw. 
bedeckt mehr Fläche. Zb. das große "Loch" um den Quarz. Oder ist das 
gewollt? Bischen verschieben oder weniger Randabstand und ins Rattennest 
treten. ;)

Autor: Laias (Gast)
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Stephan W. schrieb:


> auf der rechten Seite, 3. 4er Leiste von oben -> eine DK 4eckig und die
> darunter ist glaub ich kleiner als die anderen (Durchmesser).
> und beim ATMEGA8 sind oben links auch noch 2 DKs viereckig.

Geändert

> schau dir nochmal die Seiten von "Lothar Miller" an (s.o.) da ist auch
> noch was zum Thema Verpolung beschrieben.

Werde ich machen. Habe ja eine 1N4004 ganz oben links als Basisschutz.
Ansonsten wird das mechanisch gelöst.

> Mach die Quarze etwas dichter an die MCs ran und setze die kleinen Cs
> (für die Spannungsversorgung) unter die MCs.

Auch geändert (soweit es geht).
Die kleinen Cs sind eigentlich bis auf den vom 4066 an der jeweiligen 
Ecke des MCs. Beim 4066 war nicht mehr genug Platz. Aber besser so als 
gar keiner.


> Wirklich keine DEBUG-Schnittstelle?

Der Prototyp auf Lochraster bekommt RS232 zum Debuggen. Auf dem wird 
dann auch die SW entwickelt.
Ansonsten dürfen die LEDs beim Debuggen helfen :D.
Dies soll dann die zu fertigende Version werden.

> Lass die LB-Breite so wie sie jetzt ist, aber beim nächsten mal mach es
> einheitlicher, es gibt eigentlich nur selten einen Grund, eine L-Bahn so
> zu vermurksen. ;-)

Mach ich. Beim nächsten mal werde ich mir auch noch ein paar andere 
Projekte als Beispiel nehmen.

> Die MC-Outputs für den 4066 überprüft?

Ah...
Danke für den Hinweis.
Ich hätte mich geärgert wenn ich das falsch gemacht hätte.
Im Datenblatt steht:
> Control Line Biasing:
> Switch On (Logic 1), VC = VDD
> Switch Off (Logic 0), VC = VSS

Geht also ohne die Widerstände oder?

Danke fürs drüberschauen und die guten Tipps.

Autor: Laias (Gast)
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> Zusätzliche Fläche als Keepout oder Restrict drüberlegen.
Das habe ich nicht so ganz verstanden.
Wenn ich ein Polygon über ein Polygon lege kommen bei mir ein paar DRC 
Fehler(Clearance) und ich kann weder Keepout oder Restriction als 
Eigenschaft auswählen.

Noch ein Update des Bildes. Hatte in der nähe der Quarze ein paar 
Kollisionen mit den Cs.

Danke nochmal.

Autor: elo (Gast)
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Laias schrieb:
>> Zusätzliche Fläche als Keepout oder Restrict drüberlegen.
> Das habe ich nicht so ganz verstanden.

Du klickst auf Polygon, wählst anstatt "Bottom" Restrikt irgendwas aus 
und malst deinen freien Bereich (bottom etc. muss natürlich stimmen). 
Ratennest und dann muss der Bereich freistehen.

Was ich immer noch nicht kapier.. warum is um den Quarz alles frei? Hab 
mal ein Bild angehängt. Wenn man die Cs quermacht ... alles ein wenig 
runterschiebt umfließt die Masse normal das ganze Konstrukt. Was 
insbesondere beim Quarz nicht so verkehrt ist. Wurde ja oben schon 
angesprochen.Rechts hab ich auch mal ein wenig reingemalt. So kann man 
die Massefläche "fülliger" machen. Muss aber zu deinen Strömen bzw. 
Funktionen auf den Leitungen passen. Insbesondere bei "Ketten" in der 
VCC muss man bei Digital-ICs aufpassen.

Autor: Laias (Gast)
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Dad isthmus so weil ich die Orphans ausgeschaltet habe um die 
Masseflächeinseln turn vermeiden. Auch der Isolate Wert ist ziemlich 
hoch.

Danke für den Tipp mit dem Polygon. Werde ihn heute abend mal 
ausprobieren.

Autor: Laias (Gast)
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Sorry für die Rechtschreibung. Das android keyboard hatte Probleme.

Autor: elo (Gast)
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Laias schrieb:
> Dad isthmus so weil ich die Orphans ausgeschaltet habe um die
> Masseflächeinseln turn vermeiden. Auch der Isolate Wert ist ziemlich
> hoch.

Schon klar. Aber deine Masse geht ja oben drüber ... über die Cs. Normal 
sollte der dann da links weitermachen. Da hab ich bei meinem Geschmiere 
übrigend die GND nicht eingezeichnet. Am unteren Quarz sieht man das 
auch. Da hast du wohl noch ne GND-Leitung drin. Dazwischen sollte 
nochmal dann auch eine Fläche sein. So groß is Isolate ja ned.

Du kannst übrigends mit RIPUP GND alle Masseleitungen (Sofern sie GND 
heisen) auflösen. Wenn du dann Ratsnest machst sollte das GND-Poligon 
den rest erledigen/neu verkabeln. Dann sieht man auch ob man zb. mit dem 
Isolate noch runtergehen sollte/könnte und ergibt eine schöneres Layout. 
Muss man halt ein wenig rumspielen.

Autor: Stephan W. (sir_wedeck)
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Hi

>> Die MC-Outputs für den 4066 überprüft?
>Ah...
>Danke für den Hinweis.
>Ich hätte mich geärgert wenn ich das falsch gemacht hätte.

ja und das die PINs des MCs am Anfang auf Input stehen und somit 5 V 
anliegt!!!!
Wenn du keine SW im MC hast bzw am Anfang der Init des MCs sind somit 
deine Schalter durchgeschaltet. <- Ist DAS gewollt????

Bei meinem 1. Projekt hatte ich mal Motoren dran gehabt und beim 
Einschalten liefen die immer ein kleines Stückchen. Bei einem neuen MC 
hatte ich mich damals richtig Erschrocken als der Roboter auf einmal los 
lief und das ohne Software!!! War echt nicht lustig! ;-)

Stephan

Autor: Stephan W. (sir_wedeck)
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Hi
vergiss den letzten Eintrag von mir, war falscher MC! Sorry!
hier beim AVR sind die Pins -> default Inputs mit Tri-State und das ist 
was anderes!

Deine Leitungen haben also kein Potential! Mach ein Pull-Down rein wenn 
es passt.

Stephan

Autor: Leo ... (-headtrick-)
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Um nochmal aufs Löten zurück zu kommen.
Einige der Kondensatoren von den Quarzen sollten über dünne
Leitungen mit der Massefläche verbunden werden. Ebenso das
SMD-Bauteil unter der Diode (glaub ich).
Wenn man für Signale eine Leiterbahnbreite (z.B.0,5mm) gewählt
hat sollte man auch dabei bleiben. Breitere Leiterbahnen nimmt
man nur für die Versorgung oder wenn man höhere Ströme auf
den Leiterbahnen erwartet.


>- Wie baut man diese Thermals ein?
Dünne Leiterbahn zwischen Pad und dicke Leiterbahn, oder zwischen
Pad und Massefläche verlegen.
Thermals IN Masseflächen werden gewöhnlich als Kreuz mit
dünnen Leiterbahnen ausgeführt.
>Beim Masse Polygon ist die Checkbox Thermals gesetzt.
Wenn man die Leiterbahnbreite einstellen kann würde ich das auf
die übliche in der Schaltung verwandte Leiterbahnbreite eingeben
oder manuell ändern.
>- Die Platine wird professionell gefertigt.
Da würde ich erst mal Erfahrungen mit kleinen Stückzahlen sammeln.
Manchmal kann man auch böse Überraschungen erleben wenn man nicht
beim Bohrdurchmesser aufpasst (z.B. bei den Printsteckern).
>Ich weiß nicht, ob da die dicken Leiterbahnen an den Bauteilen
>noch ein Problem sind. Ansonsten kann ich das auch schnell ändern.
Wäre zu empfehlen.

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