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Forum: Platinen Eagle Layout "Taktik"


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Autor: Dennis H. (somebuddy)
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Guten Abend,

Gibt es ein paar Faustregeln was ein Layout betrifft ?

Ich plane eine Schaltung auf Euro Karte ( günstig ) und versuche nun zum 
dritten Mal mit dem vorhandenen Platz aus zu kommen.
Wenn ich die vieligen AirWires um den STM32 betrachte , befürchte ich 
,dass ich wieder scheitern werde und ein weiteres Mal von Vorne beginnen 
muss.

Bevor ich erneut alles verwerfe, wollte ich allerding nach der ein oder 
anderen Taktik fragen.

Zuerst die Spannungsversorgung ? Wie nah "müssen" die 
Abblockkondensatoren an den STM ?  Wird ein Wechsel der 100nF 
Kondensatoren auf 0603 anstatt 0805 helfen ?

Anbei ein Bild des Layouts.
Ich habe bisher noch kein Projekt in Europlatinen Größe erstellt.

Bin für jegliche konstruktive Kritik offen.

Grüße und vielen Dank !

Autor: Floh (Gast)
Datum:

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Mindestens 60% des Layoutens ist das Platzieren der Bauteile.
Also los gehts, alle Bauelemente, die nicht an einer fixierten Position 
sein müssen, so lange verschieben, bis sich möglichst wenig Luftlinien 
überkreuzen.

Autor: Dennis H. (somebuddy)
Datum:

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das ist denke ich "mit" Teil des Problems. Das ich nicht sicher bin 
welche Bauteile wirklich "In der Nähe" der entsprechenden Baugruppe sein 
müssen.

Autor: voodoofrei (Gast)
Datum:

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Das sieht verdächtig nach einem 2-Lager aus?

Autor: Noname (Gast)
Datum:

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Ergänzend folgendes:

1. Versuche erstmal Funktionsgruppen zu layouten, die Du dann als Ganzes 
an ihre Endposition verschiebst und drehst. Diese Gruppen habe im 
wesentlichen nur Masse, Vcc, Eingang und Ausgang als Leitungen die nach 
aussen gehen. Innerhalb der Gruppe sind meist noch wesentlich mehr 
Verbindungen.
2. Versuche die Bauteile der Funktionsgruppen erstmal so anzuordnen das 
die Kreuzungen minimal werden.
3. Ich sehe auch, das in Deinem Bild eine Reihe Airwires fehlen. Ob das 
wirklich am fehlerhaften Schaltplan liegt kann ich nicht sagen. Z.B. 
C18, R19, C65,
4. Schaue Dir die gescheiterten Versuche an. Woran lag es? Gruppe zu 
auseinandergezogen? Oft, aber leider nicht zuverlässig, sind das die 
schwierigen Teile. Route die mal zuerst, nachdem Du die Bauteile der 
Gruppe zusammengezogen und angeordnet hast.
5. Hier gibt es noch gute Hinweise von Lothar Miller zum routen.
6. 100nF immer so nahe wie möglich an dem komplexen Bauteil, für das sie 
Puffern sollen.
7. Ground und Vcc als erstes. Möglichst Überdeckung der Pfade erreichen. 
Siehe auch Hinweise von Lothar Miller hier.
8. Versuche möglichst die Anzahl der Richtungswechsel zu minimieren. Das 
gibt weniger visuelle Komplexität, ist besser für die Signale (wenn es 
auch hier glaub ich viel NF ist) und gibt dir mehr Platz.
9. Bei ein paar fünf Bauteilen auf einer Europakarte von 0805 auf eine 
kleinere Bauform umszusteige, vor allem wo Du so wahnsinnig viel Luft 
hast, rettet Dich nicht.
10. Kompaktheit gibt sich durch Gruppierung. Rücke z.B, R46 an R61 so 
nahe wie möglich heran. Genauer rücke die Bauteile so, das miteinander 
verbunden Anschlüsse schon räumlich so nahe wie möglich sind.
11. Nochmal Gruppen: Du hast vermutlich noch nie so umfangreiche 
Schaltungen geroutet. Es sieht so aus. Statt an kleineren Schaltungen zu 
üben, mache Dir kleine Teilschaltungen durch funktionale Gruppierung.

Viel Erfolg.

Autor: Noname (Gast)
Datum:

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>Das ich nicht sicher bin welche Bauteile wirklich "In der Nähe" der 
>entsprechenden Baugruppe sein müssen.
Das siehst Du am Schaltplan im Zusammenhang mit Deiner Kenntnis der 
Funktion des Bauteils.

* Der Emitterwiderstand eines Transistors gehört unmittelbar an den 
Transistor.
* Zwei Widerstände eines Spannungsteilers zusammen.
* Pull-Up am Transistor.
* RÜckkoppelungswiderstand am OP direkt an den Chip.
* etcpp.

Autor: Dennis H. (somebuddy)
Datum:

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Vielen Dank soweit !

Autor: Noname (Gast)
Datum:

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Und noch was zu Gruppen.

Die ganze Schaltung setzt sich aus Gruppen zusammen, die wieder 
Untergruppen enthalten.

Wenn Du mehrere kleine Gruppen geroutet hast, dann betrachte die mal als 
Bauteile und stelle diese wieder zu einer Gruppe zusammen. Wieder 
routen.
Wieder zusammenfassen. Wieder routen.

Das mit den Gruppen ist nur als Hilfskonstrukt zu sehen und hilft nicht 
wirklich bis zum Ende, wo ein, zwei oder drei Gruppen übrig bleiben. 
Denn dann steigt meist die Anzahl der Verbindungen merklich an.

Aber es hat mehrere Vorteile.
1. Du machst merkliche, wenn auch kleine Fortschritte.
2. Du musst nicht soviel verwerfen, wenn Du mal eine Gruppe umordnen 
musst. Der Rest kann so bleiben. Wenn Du aber bunt durcheinander 
plazierst dann kommt es öfter vor, das Du viel wieder aufräufeln 
(unrouten) musst.
3. Gegen Ende, wenn Du nur noch wenige Gruppen hast und die Anzahl der 
Verbindungen ansteigt, kannst Du aber die Gruppen komplett verschieben 
um Platz zu schaffen ohne alles wieder auflösen zu müssen. Die vier bis 
zehn Verbindungen zwischen zwei Gruppen lassen sich dann wie ein "Bus" 
routen.

Hoffe das hilft Dir.

Viel ERfolg.

Autor: Dennis H. (somebuddy)
Datum:

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Es sind soweit wie "für mich" möglich funktionale Gruppen.
Das habe ich schon versucht. Der Autorouter scheitert mit 85%.. Verbaut 
den STM aber auch zu beginn ,sodass kaum mehr möglich ist. Das hat ja 
auch nichts zu bedeutet. Ich werde noch einmal versuchen wie weit ich 
dieses mal per Hand komme. Da NF ist die "elektrische" Perfektion 
"erstmal" zweitrangig. Vielen Dank für eure Hinweise !

Autor: Dennis H. (somebuddy)
Datum:

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die fehlenden "Airwires" kommen von den ausgeblendeten GND Air Wires.

Autor: Noname (Gast)
Datum:

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>Es sind soweit wie "für mich" möglich funktionale Gruppen.

Hm. OK. Was begrenzt Deine "Möglichkeiten"? Das hängt von Deinen 
Kenntnissen ab.

Gehe mal gedanklich Deine Schaltung durch. Ein Signal kommt rein, wird 
aufbereitet, verarbeitet. Ein Signal wird erzeugt, aufbereitet, 
ausgegeben.
Das sind: Buchse, Verstärker, S-H, Schmitt-Trigger etc., uC, Verstärker, 
Buchse. Alles Gruppen.
Lass Masse und Gnd mal gedanklich weg und betrachte die Signalwege.

>Das habe ich schon versucht. Der Autorouter scheitert mit 85%..
Genauso gut kannst Du sagen, das angezündete Kerzen heiss sind. Das ist 
eine Tautologie. Kein Mensch benutzt Autorouter. Autorouter sind nur zum 
Kaufen und gekauft werden gut, nicht zum benutzen. ;-)

>Verbaut den STM aber auch zu beginn ,sodass kaum mehr möglich ist. Das hat >ja 
auch nichts zu bedeutet.
Der uC hat in dieser "Gruppendynamik" oft eine Sonderstellung, da er 
fast immer mehrere ein- und ausgehende Verbindungen hat. Nimm ihn nur 
mit Abblockkondensatoren und Takterzeugung als Gruppe für sich.

Die Schaltungen, die ihm Signale erzeugen bzw. von ihm erzeugte Signale 
weiterverarbeiten als gesonderte Gruppen. Da der uC meist viele 
Verbindungen hat, wird er fast immer ins Zentrum rücken. (Das ist ja bei 
Dir auch schon so). D.h. die um ihn herum angeordneten Gruppen müssen 
untereinander nach den Verbindungen angeordnet sein die sie 
untereinander unabhängig vom uC haben.

>Ich werde noch einmal versuchen wie weit ich
>dieses mal per Hand komme. Da NF ist die "elektrische" Perfektion
>"erstmal" zweitrangig. Vielen Dank für eure Hinweise !

Zeig doch mal den Schaltplan. Markiere mal die Gruppen die Du erkennst 
und die Teile, wo es Dir schwer fällt sie zueinander zuzuordnen. Machs 
am besten in zwei verschiedenen Farben.

Autor: Noname (Gast)
Datum:

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Und verliere den Mut nicht. Was Du versuchst ist in der Informatik ein 
NP-schweres Problem, was so ziemlich das schwierigste ist.
Da haben wir alle manchmal unsere Schwierigkeiten.
In Firmen ist das nicht umsonst eine eigene Stellung. Der Mensch macht 
den ganzen Tag nichts anderes.

Autor: Reinhard R. (reinhardr)
Datum:

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Wenn du Bauteile bzw. Gruppen verschiebst, vergiss nicht immer wieder 
mal auf die Ratsnest Schaltfläche zu klicken bevor du dir einen Eindruck 
verschaffen willst.
Eagle erstellt dann die Airwires neu. Beim Verschieben behält Eagle die 
alten Airwires bei, die dann oft alles andere als optimal quer über die 
Platine gespannt sind und einem die Beurteilung der Anordnung 
erschweren.

Gruß
Reinhard

Autor: Alex91 (Gast)
Datum:

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Mach Masseflächen. Hilft oft sehr, da die GND-Airwires dann automatisch 
mit der Massefläche verbunden werden.
Masseflächen machst du mit "Polygon". Das Polygon dann einfach "GND" 
benennen oder wie die Masse bei dir bezeichnet ist.

mfg alex,

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite Flattr this
Datum:

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Noname schrieb:
> Lass Masse und Gnd mal gedanklich weg und betrachte die Signalwege.
Das gilt aber nur für die Plazierung. Und auch nur, wenn alle Signale 
mehr oder weniger "gleichwertig" (Strom, Frequenzbereich, 
Digital/Analog) sind. Wenn da ein OpAmp drin ist, der um den Faktor 100 
verstärkt, dann hat der (idR.) nichts neben einem Mosfet zu suchen, der 
frisch mit 100kHz einen Strom von 10A vor sich hin schaltet. 
Genausowenig freut sich ein Quarzoszillator, wenn dieser Strom unter ihm 
duchfließt...

Alex91 schrieb:
> Mach Masseflächen.
Aber erst zum Schluss!
Hmmmm... ich müsste das eigentlich dick und fett schreiben:
Flächen erst ganz zum Schluss
Schon (bzw. als Allererstes) vorher muss das Versorgungskonzept der 
Schaltung passen. Zum durchdachten Versorgungskonzept gehören Vcc und 
Masse. Danach kommen noch die restlichen paar Signale. Und wenn dann 
alles fertig ist, darf noch geflutet werden, damit die Paltine zeitgemäß 
aussieht... ;-)
> Mach Masseflächen.
Dieses "Fire and forget" mit flächiger Masse und/oder Versorgung 
funktioniert erst ab 4 Lagen. Und auch dort muss man dann nachsehen, ob 
die Versorgungslage evtl. von einem Signal "durchschnitten" wird.

Ich hätte da noch die Klassiker:
den Beitrag "Massefläche - Wie macht man's richtig?"
und auch den Beitrag "Abblockkondensatoren, wie routen?"

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

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Dennis Henning schrieb:
> die fehlenden "Airwires" kommen von den ausgeblendeten GND Air Wires.

Blende die wieder ein! Die sind wichtig! Nicht einfach am Ende hoffen, 
dass die Massefläche alle Air-Wires erlischen lässt.

Siehe Lothars Post hiervor.

Autor: PeterL (Gast)
Datum:

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mit 2 Monitoren gehts auch wesentlich einfacher.
Im Board  sind der Übersicht halber, Namen und Values ausgeblendet.
Im Schaltplan schaust du, welches Bauteil zu bewegen ist z. B. C6, und 
im Board nicht aufs Bauteil klicken sondern (bei aktiviertem  Move 
Befehl)
einfach C6 Enter. Dadurch ist das Bauteil auch gleich am Raster.
Rechtsklick zum Rotieren.

Bis an den Controller ranrouten. dort sieht man dann welche Airwires 
sich kreuzen und mit anderen Ports getauscht werden können.



Vor 10 Jahren hätte ich bei deiner Print auch Angst bekommen, jetzt sehe 
ich sowas als Herausforderung.

Das wird schon :)

Autor: Volkmar Dierkes (volkmar)
Datum:

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Schau Dir am µC auch noch mal an ob Du durch Umbelegung von Signalen 
eine bessere Anordnung bekommst. Üblicherweise sind nicht alle Signale 
von bestimmten Pins abhängig.

Autor: Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite
Datum:

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So geh ich immer vor:

1. Grob ueberlegen welche Groesse man braucht
2. Den Schaltplan schon in Funktionsgruppen aufteilen (Spannungsreglung, 
MCU, Peripherie, ...)
3. Wichtigste Sachen wie z.B. die MCU, Dein FPGA, oder was auch immer, 
bissel in die Mitte, den Rest entsprechend rum herum
4. Alles was zusammen gehoert, wie Elkos, stuetzelkos schonmal auf den 
entsprechenden Haufen zusammen. Aber Achtung! Airwaires alleine reichen 
da nicht ;)
5. Jetzt feiner ausrichten, alles so eng zusammen wie moeglich und vor 
allem!
6. ICs und Bauteile mit vielen Anschluessen durchaus auch mal so 
rotieren, dass moeglichst wenige Kreuze entstehen, Kreuzungen in den 
Airwires sind spaeter in den meisten Faellen Kreuzungen beim Routen.
7. Nochmal "abhaengen" lassen bevor man mit dem Routen beginnt ;)
8. Wenn gut angehangen, nochmal das ein oder andere nachplatzieren.
9. Ja und dann los geht's...


Greets,
Michael

Autor: EGS_TI (Gast)
Datum:

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Hi,

schau dir doch mal die Ausgaben 7 und 10 des "Embedded Projects Journal" 
an.

Dort stehen einige Tipps und Vorgehensweisen in dem Artikel
"Vom Stromlaufplan zur Leiterplatte" drin.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
Datum:

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Michael G. schrieb:
> So geh ich immer vor:
>
> 1. Grob ueberlegen welche Groesse man braucht
1.a: Pflichtbedingungen setzen, also Befestigungslöcher an die Stellen 
setzen, wo später auch die Schraube durchgeht, die Platinenkontur so 
anlegen, dass sie auch ins Gehäuse passt, die USB-Buchse dorthin setzen, 
wo in der Blende auch der Durchbruch ist (wenn sowas schon festgelegt 
ist)

Autor: Dennis H. (somebuddy)
Datum:

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Super.. ! Sitze gerade dran.. bisher läuft es. Vielen Dank für die 
Unterstützung !

Ist in meinem Layout "oben" der 8 Mhz Quarz zuweit vom STM entfernt ? 
Oder ist das noch im Rahmen ? Die "Taktleitung" wird bisher von I/O's 
für die Display Ausgabe gekreuzt ( 8 Bit Parallel ). Ist das bedenklich 
?

Grüße !

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
Datum:

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Ist etwas weiter weg, als nötig, sollte aber klappen. Kannst ja auch ein 
kleineres Quarz nehmen. Hab mal eine Lib erstellt zu den Quarzen von 
Euroquarz, die es auch bei Reichelt gibt: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Eagle-Bibl...

Autor: Noname (Gast)
Datum:

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Lothar Miller schrieb:
> Noname schrieb:
>> Lass Masse und Gnd mal gedanklich weg und betrachte die Signalwege.
> Das gilt aber nur für die Plazierung. Und auch nur, wenn alle Signale
> mehr oder weniger "gleichwertig" (Strom, Frequenzbereich,
> Digital/Analog) sind.

So wollte ich das verstanden wissen und gemeint haben. Danke für den 
Hinweis.

> Wenn da ein OpAmp drin ist, der um den Faktor 100
> verstärkt, dann hat der (idR.) nichts neben einem Mosfet zu suchen, der
> frisch mit 100kHz einen Strom von 10A vor sich hin schaltet.
> Genausowenig freut sich ein Quarzoszillator, wenn dieser Strom unter ihm
> duchfließt...

Ganz meine Meinung.

Im übrigen habe ich auf einen gewissen Lothar Miller verwiesen, dessen 
bisherige Hinweise und Infos zu dem Thema ich für wertvoll halte. :-)

Autor: Der Rächer der Transistormorde (Gast)
Datum:

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Dennis Henning schrieb:
> Ist in meinem Layout "oben" der 8 Mhz Quarz zuweit vom STM entfernt ?

Ja. Schieb's näher dran gehört zu µP Gruppe.

Das ganze wirkt noch ein wenig planlos.
Ein paar Vorschläge:
- Alle Transistoren stehend, spart richtig platz
- Transistoren in die gleiche Richtung
- die Kondensatoren dito (z.B. plus nach oben)
- die Kondensatoren in Reihe (bzw. gleiche Höhe)
- die Stecker an den Rand
- Siebelkos in die Nähe des Netzteils
- Hilfslinien für die Funktionsgruppen



Ein Routingkonzept hilft evtl. . Das heißt skizziere erst mal wo welche 
Bauelemente hinkommen deren Platz nicht veränderbar ist und teile den 
Rest der Fläche in die Funktionsblöcke auf.

Hilfreich ist auch Bauelemente nach Funktion zu nummerieren.

z.B.
R101
C101 für Gruppe Prozessor

R901
C901 für Gruppe Netzteil

Dann kannst du mit

show ?1* bzw. show ?9* alle Bauteile der Gruppe Prozessor bzw. Netzteil 
anzeigen.

Autor: Dennis H. (somebuddy)
Datum:
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Danke für den Tipp mit der Nummerierung. Werde es das nächste mal 
beherzigen..

Ich bin "endlich" fertig.. Elektrisch sicher mies ,aber "immerhin" mein 
erstes größeres Layout.

Grüße und nochmal Danke für die Unterstützung und die Tipps !

Autor: PeterL (Gast)
Datum:

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links oberhalb des Contollers routest du 11x Bottom (viele Vias), damit 
du 4x Top routen kannst, machs umgekehrt.

Autor: Dennis H. (somebuddy)
Datum:

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PeterL schrieb:
> links oberhalb des Contollers routest du 11x Bottom (viele Vias), damit
> du 4x Top routen kannst, machs umgekehrt.


Ist das denn elektrisch "kritisch" oder nur der Optik halber ?

Habe noch ein paar Fehler beseitigt. Ich hatte z.B. die Bohrung der SD 
Karte durch PADS gelegt.

Grüße

Autor: Sascha Weber (sascha-w)
Datum:

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@Dennis,

* lass mal GND hervorheben und schau dir die Sache mal an wie das 
aussieht
GND route ich nie, einfach auf beide Layer ein Massepolygon legen und 
überall mal paar Vias setzen die die beiden Flächen verbinden.

und Aufräumen nicht vergessen !
z.B. recht's oberhalb vom STM "220n/63V" -> 2 völlig nutzlose 
Layerwechsel.

Sascha

Autor: Ingo (Gast)
Datum:

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Viele Probleme mit einem µC entstehen dadurch, das man oft nicht 
entknotet. Normale I/Os lassen sich immer so anordnen, dass es keine 
unnötigen Kreuzungen gibt. Das fällt natürlich erst nach dem Platzieren 
auf, daher sind viele Leute zu faul den Schaltplan umzuzeichnen, sondern 
quälen sich lieber mit dem Layout. Wenn ich sowas nach 4-5 Std 
Schaltplanmalen feststelle höre ich auf und mach am nächsten Tag weiter, 
sonst baut man Fehler ein und ist gefrustet.

Ingo

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