Forum: Platinen Layout Kritik USB -> LDO -> 3V3


von Router (Gast)


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Servus,

ich versuche gerade eine meiner ersten Platine zu routen.
5V werden über USB bereitgestellt von dort auf ein Lade IC über einen 
AKKU und weiter auf einen 3V3 LDO. Alternativ könne über einen Jumper 
auch direkt die 5V auf den 3V3 LDO gegeben werden.

Von diesem LDO geht die Versorgungsspannung dann an alle Pins die 3V3 
benötigen.

Ich habe bis jetzt nur einmal eine 4Lagie Platine geroutet. Dort hatte 
ich den Luxus eine eigene Versorgungslage zu haben.

Dies soll eine 2-lagige Platine werden (jedoch nur einseitig bestückt).
Die Versorgungsleitung ab dem 3V3 LDO "STERNFÖRMIG" zu allen 3,3V Pins 
zu routen kommt mir sehr unsauber vor. Ich kann mir nicht vorstellen, 
dass das ein sauberes Routing ist.
Wie routet man die Versorgungspannung auf einer 2-lagigen Platine.

Gibt es konstruktive Kritik an dem obigen Layout?

Danke sehr

von Rene H. (Gast)


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Naja, solange sie nicht fertig geroutet ist, kann man dazu wenig sagen.

von Router (Gast)


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Es geht jetzt erstmal um die Versorgungsleitung, bzw. die 3V3 die ja 
über ein Polygon am Ausgang des LDOs den übrigen 3,3V Pins zur Verfügung 
gestellt werden. Ich weiss nicht ob man "den Abgriff" der Spannung über 
ein Polygon so macht und von da aus "sternförmig" routet. Die noch nicht 
gerouteten Leitungen sind alles eher unkritische Signalleitungen.

Mich würde einfach interessieren ob schon gravierende Fehler drin sind, 
also ob es besser ist jetzt schon neu anzufangen.

von Eagle_Layouter (Gast)


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Ohne Schaltplan zu deinem Layout kann man wenig dazu schreiben bzw. dir 
hilfreiche Tipps geben.

von Router (Gast)


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Ich route nochmal neu und frage dann vielleicht nochmal hier an, danke!

von Router (Gast)


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Nochmal ein grober Überblick. Mich würde hauptsächlich interessieren ob 
der Spannungspfad so korrekt ist!

Die fehlenden Leitungen sind "nur" noch die Ground Leitungen. Schaltplan 
kann ich morgen mal dazu posten. Einfache Kritikpunkte zu 
Auffälligkeiten wären hilfreich

von Eagle_Layouter (Gast)


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Laß mal einen DRC drüber laufen.

Leitung (rot) sieht zu dicht am Pad 3 vom Jumper aus.
Stiftleiste viel zu dicht im µC, sowie das 'Hühnerfutter' drum herum.

Weiteres dann, wenn der Schaltplan mit bei ist.

Tipp: Schau dir bei Bedarf mal andere Platinen an. Gute Lernvorlagen zum 
Layouten.

von Marc S. (marc_s86)


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was für ein MCU soll das werden? sicher das der kein thermal pad hat?

von EFA (Gast)


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Router schrieb:
>
> Die fehlenden Leitungen sind "nur" noch die Ground Leitungen. Schaltplan
> kann ich morgen mal dazu posten. Einfache Kritikpunkte zu
> Auffälligkeiten wären hilfreich

"nur"?

Das sind die wichtigsten. Falls du keine Multilayer-Platine verwendest 
würde ich alles nochmal löschen und von vorne mit GND und VCC anfangen.

von Router (Gast)


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Hallo,

vielen Dank für die Kritik.
Im Anhang nochmal der Schaltplan.

Warum ist die ICSP-Stiftleiste und das Hühnerfutter zu dicht am MCU?
Laut Datenblatt muss sie (bzw. die Leitungen) so nah wie möglich an den 
MCU dran. In der 3D - Ansicht liegen die Gehäuse eigentlich auch noch 
deutlich auseinander. Die schwarzen Umrandungen geben doch nur 
Richtwerte für die maximale Gehäusegrößen an oder nicht?

Rote Leitung zu nah am Jumper Pad sehe ich ein! Danke.

Vermutlich dumme Frage: Was genau ist ein thermal Pad?

Und jetzt das wichtigste:
Ich wollte über den kompletten Top- und den kompletten Bottom-Layer eine 
GND-Plane legen.

Danke schon einmal an Alle für die Hilfe.

von Router (Gast)


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EDIT:
Ich habe nen Design Rule Check rüberlaufen lassen:

Neben der noch nicht gerouteten Groundplane habe ich vor allem 
Abstandsfehler, obwohl ich schon einen in meinen Augen relativ geringen 
Abstand von 7,87mil zwischen zwei Signalen angegeben habe.

Was sind hier in etwa so die Richtwerte?

von Marc S. (marc_s86)


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Router schrieb:
> Vermutlich dumme Frage: Was genau ist ein thermal Pad?

so eine metall fläche unten drunter:
http://www.allegromicro.com/~/media/Images/Packaging/ET-QFN-with-exposed-pad-28-lead.ashx%3Fw%3D267%26h%3D173%26as%3D1


Router schrieb:
> Was sind hier in etwa so die Richtwerte?

Das klingt blöd und nach ner standart antwort, aber:
Es hängt von deinem platinen hersteller ab. die meisten hersteller 
bieten eine datei mit ihren layout regeln an. ansonsten steht zumindest 
auf der seite des herstellers was für minimal abstände er verlangt

von spontan (Gast)


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Ich hoffe mal, du läßt fertigen, und machst es nicht selbst.

Strukturen unter 7 mil kosten meistens etwas mehr in der Fertigung. 
Machbar ist vieles und noch viel kleineres, da haben Richtwerte keinen 
Sinn.

Muß ja mordsgeheim sein, nur Ausschnitte des Plans.

Wenn ich mir die ganzen roten Leiterbahnen ansehe die von unten nach 
oben laufen, dann würd ich behaupten: Da ist was ganz schön falsch 
plaziert.

von Router (Gast)


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spontan schrieb:
> Ich hoffe mal, du läßt fertigen, und machst es nicht selbst.

Ja, muss leider.

> Strukturen unter 7 mil kosten meistens etwas mehr in der Fertigung.
> Machbar ist vieles und noch viel kleineres, da haben Richtwerte keinen
> Sinn.

Ok, danke sehr. Bei Betta Layout sind es 7 mil.

> Muß ja mordsgeheim sein, nur Ausschnitte des Plans.

Ne, die roten Signalleitungen gehen einfach auf Stiftleisten und können 
da abgefriffen werden (sieht man ja auch schon bei den Signalen am MCU).


> Wenn ich mir die ganzen roten Leiterbahnen ansehe die von unten nach
> oben laufen, dann würd ich behaupten: Da ist was ganz schön falsch
> plaziert.

Da ist allerdings was wahres dran.

Vielen Dank auch an Marc. Der Controller hat kein Thermal Pad.

Kann noch jemand was über die Idee sagen auf Bottom Und Top Layer nen 
Massen Polygon drüber zu legen? So müßte ich mich um den GND Pfad doch 
nicht kümmern bzw. schon aber hätte den Luxus den GND Pfad nicht einzeln 
routen zu müssen. Sind die Bauteile wirklich zu nah aneinander 
platziert?

von Christian B. (luckyfu)


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Die Gefahr, daß du dir damit irgendwelche undefinierten Schleifen 
einhandelst ist recht hoch. Die Vorgehensweise: "Ich bastel erstmal alle 
Leitungen und mach am Ende ein GND Polygon" geht nur in den seltensten 
Fällen wirklich gut. Wenn das Ding später irgendwo eingebaut wird und 
einen EMV Test über sich ergehen lassen muss ist die Wahrscheinlichkeit, 
daß das schief geht sehr hoch. Wenns nur ne kleine Platine für ein 
Bastelprojekt werden soll wird's schon funktionieren.

von Router (Gast)


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Christian B. schrieb:

>Wenns nur ne kleine Platine für ein
> Bastelprojekt werden soll wird's schon funktionieren.

Das wollt ich hören :)

Trotzdem würden mich Ratschläge interessieren, wie man bei sowas am 
besten vorgeht. Ich weiss dass es da keine allgemeingültige Checkliste 
gibt, aber sowas wie...

2-seitige Platine
1. Spannungsversorgung routen
2. GND-Leitungen routen (dabei aufpassen die Leiterbahnschleifen so 
klein wie möglich zu halten)
3. Signalleitungen
4. Masse Polygone ...

Würde da gerne etwas dazulernen. Scheinbar lernt man beim layouten ja 
NIE aus und ich würde gerne klein anfangen.

Kann Jemand noch etwas zu der Problematik sagen, dass die Bauteile 
angeblich zu nah aneinander liegen?

Ich denke mal ich werde es nochmal neu routen und würde da gerne Fehler 
aus dem vorherigen Layout vermeiden.

von Christian B. (luckyfu)


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wie du die Masse verlegst hängt entscheidend von den Anstiegszeiten 
deiner Signale ab. Ideal ist, wenn es zu jedem Signalpfad einen 
Rückstrompfad in direkter Nachbarschaft (bzw. darüber / darunter) gibt. 
dieser darf nicht unterbrochen sein. Deshalb verwendet man idR 
mehrlagige Platinen mit GND Flächen als Bezugsfläche. So ist 
sichergestellt, daß der Rückstrom direkt unter dem Signalstrom entlang 
fließen kann. (Solange man ihn nicht mit Schlitzen unterbricht) Die so 
entstehenden Felder sind sehr klein und haben keine weiteren 
Auswirkungen. Machst du aber einen Schlitz in die Leitung (z.B. weil 
statt GND eine VCC Lage als Bezugslage vorhanden ist und dises für 2 
Spannungen aufgetrennt wurde) bilden sich sehr schnell große Schleifen 
die in großen Feldern resultieren. Diese sorgen zum einen dafür, daß 
dein Signal schwächer wird, da die Energie, welche für den Feldaufbau 
notwendig ist, dem Signal am Ende fehlt und zum anderen muss diese 
Energie ja auch irgendwo hin -> normalerweise strahlt sie ab und sorgt 
somit für Probleme. (Oder fängt Störungen ein und verändert dann das 
Signal so, daß dein Gerät ein Problem bekommt, wenn daneben z.B. jemand 
eine SMS schreibt.)

von Router (Gast)


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Danke Christian für deine ausführlichen Erläuterungen.

Bzgl. der Abstandszwischen zwei Signalen habe ich ein grundlegendes 
Problem. Wenn ich Vias (0,3mm u. 0,6mm) in der Nähe von zwei 
aufeinanderfolgenden Pins (z.B. des MCU) platziere und von da die 
Signale weiter route habe ich IMMER eine Abstandsfehlermeldung, was ja 
auch logisch erscheint, da ein VIA ja deutlich breiter als eine 
Leiterbahn ist. Wie kann man solche Probleme umgehen?

von Christian B. (luckyfu)


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da gibt es zwei Möglichkeiten: die Erste: indem man die Leiterbahn um 
das Via herum führt. Das ist aber nur Sinnvoll, wenn dein System push 
and shove unterstützt und wird es in dem Fall selbst machen.
die Zweite: Das Raster so legen, daß die Breite deiner Restringbreite + 
2x dem Mindestabstand entspricht. Allerdings verschenkst du sehr viel 
Platz wenn du das so machst. Ohne Push and Shove ist das aber eigentlich 
die Einzige Möglichkeit mit halbwegs akzeptabler Geschwindigkeit ein 
Leyout zu erstellen. Achja: Vermeide Via Mauern. (Also Alle Vias 
horizontal, vertikal oder im 45° Winkel so anordnen, daß das GND Poligon 
nicht mehr dazwischen durch kommt -> Schlitz erstellt. Auswirkungen 
s.oben.

: Bearbeitet durch User
von Router (Gast)


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Christian B. schrieb:
> da gibt es zwei Möglichkeiten: die Erste: indem man die Leiterbahn
> um
> das Via herum führt. Das ist aber nur Sinnvoll, wenn dein System push
> and shove unterstützt und wird es in dem Fall selbst machen.
> die Zweite: Das Raster so legen, daß die Breite deiner Restringbreite +
> 2x dem Mindestabstand entspricht. Allerdings verschenkst du sehr viel
> Platz wenn du das so machst. Ohne Push and Shove ist das aber eigentlich
> die Einzige Möglichkeit mit halbwegs akzeptabler Geschwindigkeit ein
> Leyout zu erstellen. Achja: Vermeide Via Mauern. (Also Alle Vias
> horizontal, vertikal oder im 45° Winkel so anordnen, daß das GND Poligon
> nicht mehr dazwischen durch kommt -> Schlitz erstellt. Auswirkungen
> s.oben.

PUUH,
mit Target ist das wirklich sehr nervenaufreibend :)
Schönen Dank für deine Mühen.

von Eagle_Layouter (Gast)


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> Ich denke mal ich werde es nochmal neu routen und würde da gerne Fehler
> aus dem vorherigen Layout vermeiden.
Bevor du mit dem Layouten neu beginnst, empfehle ich dir deine 
Komponenten im Schaltplan nach dem EVA-Prinzip 
(Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) in Leserichtung (links -> rechts) 
anzuordnen.

Somit hast du selbst und auch andere die mal drüber schauen sollen, 
einen besseren Überblick über die Schaltung. Dinge die dann weniger 
positiv sind, findet man schneller.

Danach arbeitest du dich für das Layout Stück für Stück durch den 
Schaltplan wie du es gezeichnet hast.

Optimale Bauteilabstände mit kurzen Leiterbahnen bekommst du durch 
mehrfaches platzieren der Bauteile zueinander hin. Einfach mal 
probieren. Mit der Zeit bekommt man ein Gefühl dafür.

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