Feedback zu Eagle Routing

[Conny G. (conny_g)]

Hi,

anbei Schaltplan und Routing einer Schaltung, die eine 7-Segment-Ziffer 
betreibt, die aus 15cm LED-Streifen aufgebaut ist.
Insgesamt wird das ein Fussball-Spielstands-Display mit 4 Ziffern und 
Doppelpunkt NN:NN, d.h. 4 solcher Platinen hängen dann seriell 
nacheinander an der Hauptplatine.

Ich habe mir als Verkabelungskonzept überlegt:
- es gibt eine Hauptplatine mit einem Atmega328 (und Funkmodul über die 
das Display mit Daten versorgt wird)
- für jede Ziffer eine extra Steuerplatine mit einem 74HC595 Shift 
Register
- die Steuerplatinen werden an die Hauptplatine per 10-poligem 
Flachbandkabel (2x5 Stecker/Sockel) angeschlossen, das transportiert 
dann 5V, GND und SI, SCK, SCL, RCK
- jede Steuerplatine hat einen "DATA_IN" Port für das Flachbandkabel und 
ein "DATA_OUT" wo die Signale weiterlaufen (hier das QH* connected)
- die 12V werden per steckbarer Schraubklemme und 2,5m^2-Kabel von 
Platine zu Platine transportiert
- oben auf der Steuerplatine gibt es eine Steckleiste für eine steckbare 
Schraubklemme an die dann die LED-Stripe-Segmente angeschlossen werden

Damit kann ich schön sauber verkabeln und auch jederzeit die Platinen 
wechseln. Und der Bus ist erweiterbar auf mehr als 4 Ziffern.

Ich hätte nun gerne Euer Feedback zum Routing ... seht ihr irgendwelche 
Probleme? Habt ihr Verbesserungsvorschläge?

Ach ja... die Platine wird einseitig und selbst geätzt, die roten 
Verbindungen sind Drahtbrücken.

Danke & Grüße,
Conny

[spontan (Gast)]

Rechne doch mal nach, ob das Widerstandsnetzwerk RN1 die anfallende 
Verlustleistung abkann.

[Conny G. (conny_g)]

Guter Hinweis!
Das Widerstandsnetzwerk kann lt. Datenblatt 125mW "per Circuit", wobei 
ich mir nicht ganz sicher bin, ob da pro Widerstand oder pro Array 
gemeint ist.
Mal pro Array angenommen, ansonsten käme diese Lösung nicht mehr in 
Frage.

560 Ohm / 10V (LED 2V) ergibt 179mW Verlustleistung, das wäre zuviel.
Mit 1.000 Ohm haben wir noch 100mW, das ist ok.
Also müsste man es zumindest auf 1.000 Ohm ändern, falls die Angabe im 
Datenblatt pro Widerstand gemeint ist.

Wird da jemand schlau draus?
http://www.reichelt.de/8-Widerstaende-9-Pins/SIL-9-8-680/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=18061;GROUPID=4500;artnr=SIL+9-8+680

Ansonsten habe ich bereits 2 Fehler im Layout korrigiert:
Bei den 12V-Jumpern gab es ein Overlap durch zu breite Leiterbahn.
Die Bohrungen und Kupferringe für die Drahtbrücken waren zu klein.

Neue Version angehängt.

[Conny G. (conny_g)]

Planänderung. Genervt von der kleinen Verlustleistung der Resistor 
Arrays und dem Leiterbahngefummel deretwegen. Dachte es wäre eine gute 
Idee, weil es mir die Drahtbrücken erspart, aber gefällt mir nicht.

Anbei geändert: jetzt mit Einzelwiderständen und Drahtbrücken für die 
Ausgänge.

[Conny G. (conny_g)]

Und mit Massefläche.

[Conny G. (conny_g)]

Jetzt mit Pads/Vias deutlich vergrössert und mal als Ätzmaske...

[Teo D. (teoderix)]

Orphans wech, unten tut doch nicht not da so eng die Leiterbahnen!?

[Conny G. (conny_g)]

Teo Derix schrieb:
> Orphans wech, unten tut doch nicht not da so eng die Leiterbahnen!?

Ist es explizit schlecht die Orphans zu lassen?
Unten links müssen sie so eng sein, damit ich unter dem 74hc595 
durchkomme und unten rechts will ich hält nicht mehr Platz brauchen 
damit die Platine nicht größer wird.

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

jeweils zwei der mittleren Drahtbrücken könntest du durch eine ersetzen:
die bestehenden Brücken durchverbinden und die Fläche zum Transistor 
überbrücken.

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

Nachtrag:
man könnte sich auch überlegen, ob man das SR und die Transistoren nicht 
durch einen TPICB55959 ersetzen möchte.

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

Vlad Tepesch schrieb:
> jeweils zwei der mittleren Drahtbrücken könntest du durch eine ersetzen:
> die bestehenden Brücken durchverbinden und die Fläche zum Transistor
> überbrücken.

oder noch besser:
Die Transistoren alle in eine Reihe. Die umgebogenen Groundfüßchen der 
Transistoren selbst sind die Brücke.
Dh der erste Fuß ist mit GND verbunden, da stört ja auch noch keine 
Bahn. Die anderen Transistor-GND-Pads bleiben unverbunden. Der 
Transistor wird angelötet, das Ground-Beinchen aber nur so weit gekürzt, 
dass es an das Groundfüßchens des Nachbarn gelötet werden kann.

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

Vlad Tepesch schrieb:
> TPICB55959

TPICB595

[Conny G. (conny_g)]

Vlad Tepesch schrieb:
> jeweils zwei der mittleren Drahtbrücken könntest du durch eine ersetzen:
> die bestehenden Brücken durchverbinden und die Fläche zum Transistor
> überbrücken.

Ne, die Drahtbrücken kann ich nicht zusammenlegen. Im Falle der unteren 
Transistoren sind die Brücken die "Source"-Signale der Mosfets, im Falle 
der oberen sind sie das Gate Signal.

[Conny G. (conny_g)]

Ja, das könnte man, das würde sogar von der Leistung noch gehen, meine 
Segmente brauchen 250-300mA.
Aber ich habe die SR und Mosfets gerade da und die TPICs nicht.

Mir geht's auch mehr um Feedback zum Layout an sich, weniger zu den 
Schaltungskomponenten. Es sei denn ich habe bei einem Bauteil wesentlich 
falsch gedacht, dann ist das natürlich schon interessant :-)

[Conny G. (conny_g)]

Vlad Tepesch schrieb:
> oder noch besser:
> Die Transistoren alle in eine Reihe. Die umgebogenen Groundfüßchen der
> Transistoren selbst sind die Brücke.
> Dh der erste Fuß ist mit GND verbunden, da stört ja auch noch keine
> Bahn. Die anderen Transistor-GND-Pads bleiben unverbunden. Der
> Transistor wird angelötet, das Ground-Beinchen aber nur so weit gekürzt,
> dass es an das Groundfüßchens des Nachbarn gelötet werden kann.

Also umgebogene oder zusammengelötete Transistorfüsschen (MOSFETs sind 
es) gefallen mir gar nicht. Die sollen schon standardmässig eingebaut 
werden.

[Teo D. (teoderix)]

Die unteren 2Brücken kanns Du sparen wen Du durch den Connector routest.
Brücke am Data Out verlängern, Brücke daneben entfällt.

Conny G. schrieb:
> Also umgebogene oder zusammengelötete Transistorfüsschen (MOSFETs sind
> es) gefallen mir gar nicht.

Dito, da kannste gleich Lochraster nemen.

[Torsten S. (torstensc)]

Conny G. schrieb:
> Und mit Massefläche.

Wozu?

[Joe (Gast)]

leg doch die dicke Leitung unten rum, dann fallen einige Brücken weg.

Joe

[Conny G. (conny_g)]

Joe schrieb:
> leg doch die dicke Leitung unten rum, dann fallen einige Brücken weg.

Ich brauch die Masse doch sowieso bei den Mosfets.

[Conny G. (conny_g)]

Torsten Schwalm schrieb:
> Conny G. schrieb:
>> Und mit Massefläche.
>
> Wozu?

Warum nicht? Schadet es?
Ich hab da keine Erfahrung mit und muss sie auch nicht haben. Aber ich 
lese immer wieder man kann / soll sie machen. Weil verringert Störungen.
Und hab nichts dagegen weniger Kupfer abzuätzen.
Wenn es aber Argumente gibt, dass lieber nicht, lasse ich sie auch gerne 
weg.

[Conny G. (conny_g)]

Teo Derix schrieb:
> Die unteren 2Brücken kanns Du sparen wen Du durch den Connector routest.

Stimmt, das schau ich mir mal an.

Welche Leiterbahnbreite sollte ich denn für stromlose 5V-Signale haben?
Reichen da 12 oder 16mil, auch wenn ich 4 solcher Platinen mit 
Flachbandkabel in Reihe schalte? Ich habe dann eine Gesamtleitungslänge 
von 1,30-1,50 Meter.

> Brücke am Data Out verlängern, Brücke daneben entfällt.

Ha, cool, stimmt! Hab ich gar nicht gesehen. Nach ein paar Stunden 
routen sieht man aber dann auch nix mehr.

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

Conny G. schrieb:
> Also umgebogene oder zusammengelötete Transistorfüsschen (MOSFETs sind
> es) gefallen mir gar nicht. Die sollen schon standardmässig eingebaut
> werden.

warum? du setzt die Transistoren wie üblich ein, nur statt die beinchen 
unten zu kürzen biegst du das eine um. Das ist dann deine Brücke, was 
ist daran komisch?

> (MOSFETs sind es)

FET = Feld Effekt Transistor

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

Conny G. schrieb:
> Ne, die Drahtbrücken kann ich nicht zusammenlegen. Im Falle der unteren
> Transistoren sind die Brücken die "Source"-Signale der Mosfets, im Falle
> der oberen sind sie das Gate Signal.

so meinte ich das auch nicht, sondern so

Edit:
ok für die unteren 3 fehlt ja auch noch eine, also nur eine Brücke 
gespart.

Ich bleib dabei. Alle nebeneinander setzen und die Beine als Brücke 
benutzen, wäre meine Lösung. Erspart jeweils 2 Bohrungen und ein 
Drahtzurechtgefummel.

[Conny G. (conny_g)]

@Vlad:
Ok, ja, daran hatte ich anfangs schon kurz gedacht, da sprechen aber 2 
Dinge dagegen:

1) über die Masseleitung müssen Spitzenströme von bis zu 8A, im 
Durchschnitt wohl 3-4A laufen, die Platine connected ja auch durch zum 
"PWR OUT"-Stromstecker wo dann seriell die nächste dieser Platinen 
dranhängt.
Das würde ich lieber mit einer breiten Leiterbahn machen als mit 
Drahtbrücken.

Ich hab zwar nun noch die ganze Massefläche dafür, aber im 
"Originallayout" ohne muss da natürlich eine große Leiterbahn einmal 
quer durch.
Und ich würds doch lieber so lassen wollen anstatt mich auf die 
Massefläche zu verlassen.
Angenommen ich ändere in Kürze nochmal die Platine in größerem Ausmass 
und denke nicht dran, dann hab ich mir ein Nadelöhr für 8A Masse 
eingehandelt - lieber habe ich explizit eine Bahn dafür geplant.
Macht mir ansonsten auch mehr Sinn die Kleinsignale über Drahtbrücken zu 
schubsen als Masse, ist mir vom Design her logischer und lieber.

2) ich habe bzgl. PCB-Design was im Kopf, dass man Masse nicht mit 
Drahtbrücken über andere Bahnen springen lassen soll. Allerdings gehört 
das eher zu den "hab ich glaub ich irgendwo gelesen"-Annahmen.

@All:
Wenn zu obigem jemand fachkundigen Input hätte, wäre das toll!

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

das sind natürlich gute Gründe. Ich hab einfach nur die Leitungen 
gesehen und überlegt, wie sich die Brücken vermeiden lassen.

Edit:
Wenn du die Transistoren in eine Reihe setzt, kannst du immerhin jeweils 
eine Bohrung sparen, wenn du das Bein der Signalleitung (Basis, Gate) 
als Brücke benutzt, da muss man dann aber etwas mehr dran biegen, was du 
ja nicht wolltest.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Vlad Tepesch schrieb:
> Alle nebeneinander setzen und die Beine als Brücke
> benutzen, wäre meine Lösung.

Nachteil: wenn mal ein Transistor stirbt, ist das Austauschen deutlich 
schwieriger. Ich mag die Lösung nicht...

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

was mir noch auffällt: bist du sicher, dass bei deinem Strömen der BS170 
geeignet ist? imho müsste die Steuerspannung da, deutlich größer als 5V 
sein.

[Conny G. (conny_g)]

Vlad Tepesch schrieb:
> was mir noch auffällt: bist du sicher, dass bei deinem Strömen der BS170
> geeignet ist? imho müsste die Steuerspannung da, deutlich größer als 5V
> sein.

Ja, der BS170 passt.
Jedes der 7 Segmente (hab einfach alle 8 bestückt, die der 74HC595 kann) 
braucht 250mA, d.h. jeder BS170 ist mit 250mA belastet.
Ergibt maximal 7x 250 = 1.750mA für alle BS170, die ich hier verwende, 
also Strombedarf für die ganze Platine, wenn alle 7 Segmente leuchten.

Und das Ganze x4 für meine 4 Ziffern (4 dieser Platinen in Reihe) ergibt 
dann maximal 7A, die durch die erste Platine durch müssen.
Deshalb recht breite Leiterbahnen für den 12V-Anschluss.
Man könnte es auch sternförmig verkabeln, also vom 12V Netzteil direkt 
an jede Platine gehen, aber m.E. kann ich es bei max 7A noch in Reihe 
machen.
Und sternförmig verkabeln kann ich ja immer noch, muss ja den 12V_OUT 
nicht benutzen.

In der Praxis werden nicht alle 4 Ziffern leuchten, sondern nur 2 
(Fussballergebnisse sind meist nicht 2-stellig) und dann nicht alle 
Segmente (nur die Zahl 8 hat alle Segmente), also sind es wohl um die 
max. 3A im Dauerbetrieb.

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

Conny G. schrieb:
> Ja, der BS170 passt.

Conny G. schrieb:
> jeder BS170 ist mit 250mA belastet

ach so, ich dachte jedes Modul will 8A, also 1A pro Segment.

[Conny G. (conny_g)]

Hat noch jemand Input, Feedback, Kritik, Verbesserungsvorschläge?
Ansonsten mach ich mich mal ans Ätzen der Platinen :-)

[Conny G. (conny_g)]

Nach weiterer Überarbeitung sieht das Ganze jetzt so aus.
Also ich wäre jetzt ganz zufrieden damit :-)

Habt ihr noch Feedback dazu?

Sind die 12mil Leiterbahnen durch den Wannenstecker rechts so ok?
Dass es beim ätzen geht, das habe ich schon mal ausprobiert, das geht 
klar.

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

was mir grad noch auffällt: Kontroverses Thema:
Gatewiderstände für die FETs?

Und bist du sicher, dass deine LEDs mit 18mA leuchten sollen? für 
Signal-LEDs reichen 5-10. Dann könnte man auch doch über ein 
Widerstands-Netzwerk nachdenken.

[Conny G. (conny_g)]

Vlad Tepesch schrieb:
> was mir grad noch auffällt: Kontroverses Thema:
> Gatewiderstände für die FETs?

Ich habe die Info bekommen, dass der BS170 keinen braucht!?

> Und bist du sicher, dass deine LEDs mit 18mA leuchten sollen? für
> Signal-LEDs reichen 5-10. Dann könnte man auch doch über ein
> Widerstands-Netzwerk nachdenken.

Habe ich einfach gemäß Beiblatt meines LED-Sortiments gemacht. Von mir 
aus dürfen die mit 18mA Leuchten, wenn denen das recht ist. Kann aber 
auch 1k nehmen, das ist immer noch hell genug, verwende gerade 1k in 
meinem Testaufbau, weil ich keine 560er hatte.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Vlad Tepesch schrieb:
> Gatewiderstände für die FETs?

Wofür soll das denn gut sein?  Machst du bei Bipolartransistoren in
die Basisleitung auch Drosseln rein, damit sie nicht zu schnell
schalten?

[Vlad T. (vlad_tepesch)]

Jörg Wunsch schrieb:
> Wofür soll das denn gut sein?  Machst du bei Bipolartransistoren in
> die Basisleitung auch Drosseln rein, damit sie nicht zu schnell
> schalten?

ich schrieb nicht umsonst kontrovers.

Beitrag "Mosfet Gatewiderstand"
http://gruppen.niuz.biz/gate-t72609.html

Ich finde die Begründungen einen zu benutzen äußerst plausibel.
frank M. (ukw) meinte mal in der Word clock mailing-Lsite zu mir, er 
hätte duzende Threads dazu durchforstet und nach dem Mittelwert der 
Empfehlungen wäre er bei 82Ω  gelandet :)

[Conny G. (conny_g)]

Nach diesem Thread
Beitrag "Mosfet Gatewiderstand"
wäre ich der Meinung, dass ich bei 250mA Strom den ich schalte in einem 
noch unkritischen Bereich bin und würde weiterhin keinen verwenden.
Habe auch heute mal ganz kurz dazu rumgegoogelt und habe eher einige 
Schaltungen ohne gefunden, aber keine einhellige Meinung, dass man einen 
verwenden sollte.
Wobei es mir schon schlüssig erscheint "wenige Ohm" Gatewiderstand zu 
verwenden wg. der negativen Impedanz zum Schaltzeitpunkt.

[Conny G. (conny_g)]

In Produktion...

(Mod.: Bildgrößen reduziert)

[Falk B. (falk)]

@Conny G. (konrad_g)

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>In Produktion...

Mal bitte was zum Thema Bildformate lesen.

[Conny G. (conny_g)]

Oh, sorry, danke.