Meinung zu Schaltung und Layout

[Markus S. (acepilot)]

Hallo zusammen,

Nachdem ich meine ersten Gehversuche mit der ARM Cortex Welt gemacht 
habe, möchte ich jetzt mein erstes Projekt damit realisieren. Ich möchte 
mit dem Board vier RGBW LED Stripes dimmen und steuern. Pro Strip 
erwarte ich nicht mehr als einen Strom von 0,5A bei 12V.

Deswegen sollten meiner Meinung nach die Mosfet AO3400 in direkter 
Beschaltung ausreichend sein. Wenn ich das Datenblatt richtig 
interpretiere ist der max. Widerstand bei VGS=2,5V 52mOhm. Um auch per 
Netzwerk steuern zu können soll auf den 8er Pinheader ein ESP-01 Modul 
gesteckt werden. Um dieses an und auzschalten zu können ist die Mass 
über einen Mosfet schaltbar.

Als Herzstück soll ein STM32F030C8T6 dienen. Ich habe versucht die 
Kapazitäten möglichst genau nach Datenblatt zu verwenden und sie so nah 
wie Möglich am Controller zu platzieren. Einzig bei den Kapaizäten für 
den Quartz bin ich mir nicht so sicher ob jetzt 10pF oder 22pF besser 
sind. Aus dem Datenblatt war es für mich nicht 100% ersichtlich und es 
war eine sehr weite Spanne angegeben.

Ich würde mich über jeden Input sowie Kritik freuen. Wenn von Eurer 
Seite nichts dramatisches geändert werden muss, würde ich dann versuchen 
zeitnah die Platine zu ätzen und zu bestücken.

Gruß,
Markus

[Mosfet (Gast)]

Das Symbol des Mosfets ist falsch.

[Franz F. (franzman)]

Beim Layout:
Ist sowieso zweilagig -> komplette Unterseite mit GND fluten, und 
versuchen mit einigen Vias gut zu kontaktieren.
Schaltplan:
Wie gesagt, die Mosftets.
Bitte gewöhne dir an, das GND Symbol öfters einzusetzen und nicht 
dauernd händisch zeichnen. Erschwert das Lesen.
Und versuche, den Stromfluss von oben nach unten zu machen.
12V
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Verbraucher
 |
---

[platine (Gast)]

Die Masseflächen sind oft nur aus Unsicherheit oder Unwissenheit 
vorgesehen.

So wie im Layout sind sie recht chaotisch und zerrissen. Kannst sie fast 
einsparen. Entweder gescheit oder nicht, also nicht so zerreissen.

Die Widerstandspärchen R21/R22 usw. sind irgendwie ungeschickt. Dreh 
jeden zweiten um 180 Grad und du sparst dir die Leiterbahn unterhalb der 
Widerstände.

[platine (Gast)]

Mit einem Taster einen Kondensator brücken, das ist auch nicht das Gelbe 
vom Ei.

[TestX (Gast)]

1K Gatewiderstand ist ein wenig viel für PWM - hast du den Wert 
berechnet oder aus irgendeinem Schaltplan übernommen ? Die 22K pulldowns 
sind in dem Zusammenhang auch zu niedrig gewählt..

An der PowerStage fehlt auch allesmöglich an Stützkondensatoren. Eine 
Polyfuse pro 12V Abgang ist auch nicht verkehrt.

[Thomas F. (igel)]

Schau mal welchen langen Weg der Strom von den Mosfets zurück zum 
Anschluss nehmen muss. Da würde ich links neben X5 eine kräftige 
Drahtbrücke über die 12V Leiterbahn einbauen.

[Bülent C. (mirki)]

Dein Quarz ist nicht sauber beschaltet.
Die Leitungen sind zu lang. Setze die 10p kerkos versetzt vor den Quarz 
und bringe die Massen von den kerkos direkt and das in nächste gnd Pin 
des Controllers. Zudem die Masse Flächen um den Quarz herum mit einem 
cut out Polynom freilegen.
Geh auch so nah wie möglich mit dem Quarz ran.

[Markus S. (acepilot)]

Mosfet schrieb:
> Das Symbol des Mosfets ist falsch.

Arrgh, jetzt sehe ich es auch. Das werde ich gleich mal in der 
Bibliothek überarbeiten.

Franz F. schrieb:
> Ist sowieso zweilagig -> komplette Unterseite mit GND fluten, und
> versuchen mit einigen Vias gut zu kontaktieren.

Naja, die Platine wird in Eagle zweilagig dargestellt. Eigentlich hatte 
ich vor nur einlagig zu ätzen und den rest mit Drahtbrücken zu 
realisieren. Zu Hause selber zweilagig zu ätzen habe ich bis lang noch 
nicht gemacht.

Den Rest deiner Anmerkunden versuche ich in Zukunft zu beherzigen, damit 
die Pläne besser lesbar werden. Danke für die Tipps.

platine schrieb:
> So wie im Layout sind sie recht chaotisch und zerrissen. Kannst sie fast
> einsparen. Entweder gescheit oder nicht, also nicht so zerreissen.
>
> ie Widerstandspärchen R21/R22 usw. sind irgendwie ungeschickt. Dreh
> jeden zweiten um 180 Grad und du sparst dir die Leiterbahn unterhalb der
> Widerstände.

Darüber habe ich mir auch schon gedanken gemacht, aber ist es in dem 
Fall besser sie wirklich weg zu lassen weil sie sonst stören würden. Es 
gibt ja auch noch den zweiten Aspekt, möglichst viel Kupfer stehen zu 
lassen um das Ätzbad zu schonen.

Stimmt nach drehen der Widerstände kann man die Leiterbahn unterhalb des 
Widerstandes weg lassen, super.

platine schrieb:
> Mit einem Taster einen Kondensator brücken, das ist auch nicht das Gelbe
> vom Ei.

Da muss ich zugeben, dass ich diesen Teil abgeschaut habe. Diese 
Beschaltung ist vielfach im Netz für den Resetpin zu finden. Ich weiß, 
das macht sie nicht automatisch richtig oder gut. Wie beschaltet Ihr den 
Resetpin für gewöhnlich.

TestX schrieb:
> 1K Gatewiderstand ist ein wenig viel für PWM - hast du den Wert
> berechnet oder aus irgendeinem Schaltplan übernommen ? Die 22K pulldowns
> sind in dem Zusammenhang auch zu niedrig gewählt..
>
> An der PowerStage fehlt auch allesmöglich an Stützkondensatoren. Eine
> Polyfuse pro 12V Abgang ist auch nicht verkehrt.

Die 1k und 22k Widerstände habe ich in der Vergangenheit bei einem PWM 
Projekt mit einem ATMega8 schonmal verwendet und keine Probleme gehabt, 
aus diesem Grund habe ich sie wieder so gewählt. Aber man lernt ja nicht 
aus.

Was würdest du an der PowerStage für Stützkondensatoren vorsehen? Es 
müsste doch eine Polyfuse in der 12V Zuleitung zu jedem Strip reichen, 
oder? Die Polyfusesicherungen sind auf jeden Fall ein Gedanke wert. 
Bevor ich diese reinzeichen muss ich mal schauen wo ich diese her 
bekomme.

Thomas F. schrieb:
> Schau mal welchen langen Weg der Strom von den Mosfets zurück zum
> Anschluss nehmen muss. Da würde ich links neben X5 eine kräftige
> Drahtbrücke über die 12V Leiterbahn einbauen.

Gebe ich dir vollkommen recht, diese Brücke ist schon eingebaut.

Bülent C. schrieb:
> Dein Quarz ist nicht sauber beschaltet.
> Die Leitungen sind zu lang. Setze die 10p kerkos versetzt vor den Quarz
> und bringe die Massen von den kerkos direkt and das in nächste gnd Pin
> des Controllers. Zudem die Masse Flächen um den Quarz herum mit einem
> cut out Polynom freilegen.
> Geh auch so nah wie möglich mit dem Quarz ran.

Vielleicht sehe ich gerade den Wald vor lauter Bäumen nicht, aber wie 
genau hast du das gemeint. Hatte schon versucht den Quarz so dicht wie 
möglich an den Controller zu bringen. Irgendwie sehe ich gerade keine 
Lösung ihn noch viel dichter ran zu bringen :-(.

Bleibt mir bis jetzt schonmal danke für die ganzen Anregungen zu sagen. 
Sollte euch noch mehr auffallen, sind weitere Kommentare willkommen und 
erwünscht. Meine bisherigen Änderungen nach den eingegangenen Kritiken 
könnt ihr dem neuen Boardlayout entnehmen.

Gruß,
Markus

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Markus S. schrieb:
> Eigentlich hatte ich vor nur einlagig zu ätzen und den rest mit
> Drahtbrücken zu realisieren.

Dann wirst Du mindestens zwei weitere Problemen bekommen:

1. Ohne Lötstopplack sind die Aussparungen der Massefläche rund um die 
SMD-Bauteile viel zu klein, so dass die Gefahr besteht, beim händischen 
Löten Kurzschlüsse zu produzieren. Ebenso sollte man ohne Lötstopplack 
Leiterbahnen und Massestege unter solchen SMD-Widerständen und 
-Kondensatoren vermeiden, zumindest dann, wenn keine Sichtkontrolle auf 
Kurzschlüsse möglich ist. "Richtige" Layoutprogramme erlauben es, 
Sperrflächen in Footprints zu definieren; ob das auch bei EAGLE möglich 
ist, entzieht sich meiner Kenntnis.

[Georg (Gast)]

Markus S. schrieb:
> Es
> gibt ja auch noch den zweiten Aspekt, möglichst viel Kupfer stehen zu
> lassen um das Ätzbad zu schonen.

Das ist so ungefähr der 1000. Entwurf, bei dem Flächen geflutet werden 
ohne jede Rücksicht auf die Funktionalität. Nicht mit GND verbundene 
Flächenteile sind keineswegs einfach egal, sondern sie führen zum 
Übersprechen zwischen den Leitungen, zwischen denen sie liegen. Und auch 
GND-Flächen um eine Leiterbahn, die aber nur am anderen Ende der Platine 
(ein bisschen) zusammenhängen sind einfach nur Unsinn. Da fehlt jede 
Vorstellung von fliessenden Strömen.

Es ist offenbar aber sinnlos, das überhaupt noch anzusprechen, das geile 
Aussehen und die Schonung der Ätzflüssigkeit zählen einfach viel mehr 
als elektrische Funktion. In den meisten Fällen funktionieren die 
Konstrukte ja trotzdem, weil sie eh nur mit etwas ungleichmässigem 
Gleichstrom betrieben werden und nicht mit echter HF.

Sinnlos mit Flächen zugeknallte Layouts gehören hier wohl ebenso zum 
Konsens wie die immer wieder empfohlenen LEDs ohne Vorwiderstand. 
Grausig.

Georg

[Chris (Gast)]

Ist es nicht sinnvoll den Mikrocontroller um 90° nach rechts zu drehen?

[Felix A. (madifaxle)]

Den ESP-Chip bekommst du in den Standby mit wenigen uA Strombedarf, 
indem der Pin CH_PD (so heißt der glaube ich) auf Masse gezogen wird 
(Pin 3 des Sockels müsste das sein).

So ließe sich der Mosfet einsparen und es bestünde beim seriellen Senden 
nicht die gefahr, den Chip über seine Schutzdioden zu versorgen.

Genaueres dazu im Artikel zum ESP-Chip hier im Forum.

Nachtrag:
die beiden Kondensatoren am Quarz sind zwar mit Masse verbunden, 
brauchen aber eine deutlich kürzere Verbindung zum Controllerpin.

[Falk B. (falk)]

@ Markus Sierpinski (acepilot)

>> Ist sowieso zweilagig -> komplette Unterseite mit GND fluten, und
>> versuchen mit einigen Vias gut zu kontaktieren.

>Naja, die Platine wird in Eagle zweilagig dargestellt. Eigentlich hatte
>ich vor nur einlagig zu ätzen und den rest mit Drahtbrücken zu
>realisieren.

Das klappt aber so nicht. Du kannst die Steckverbinder nur von unten 
löten! Da du aber keine Durchkontaktierungen hast, wird das so nix!

>Den Rest deiner Anmerkunden versuche ich in Zukunft zu beherzigen, damit
>die Pläne besser lesbar werden. Danke für die Tipps.

Schaltplan richtig zeichnen

>gibt ja auch noch den zweiten Aspekt, möglichst viel Kupfer stehen zu
>lassen um das Ätzbad zu schonen.

Dann mach aber den ISOLATE Wert deines Polygons größer!

Richtiges Designen von Platinenlayouts

Man beachte vor allem den Abschnitt zum Thema Massefläche.

>Die 1k und 22k Widerstände habe ich in der Vergangenheit bei einem PWM
>Projekt mit einem ATMega8 schonmal verwendet und keine Probleme gehabt,
>aus diesem Grund habe ich sie wieder so gewählt. Aber man lernt ja nicht
>aus.

Du braucht eigentlich gar keine Vorwiderstände am Gate.

Beitrag "Re: Transistor, 1A, 4MHz Schaltfrequenz"

[Wolfgang (Gast)]

Andreas S. schrieb:
> ob das auch bei EAGLE möglich ist, entzieht sich meiner Kenntnis.
Dann guck doch nach oder orientiere dich an dem Tip von Dieter Nuhr.

[Falk B. (falk)]

@Andreas Schweigstill

>Kurzschlüsse möglich ist. "Richtige" Layoutprogramme erlauben es,
>Sperrflächen in Footprints zu definieren; ob das auch bei EAGLE möglich
>ist, entzieht sich meiner Kenntnis.

Na da hat Eagle nochmal Glück, daß es das auch kann.

[Wolfgang (Gast)]

Markus S. schrieb:
> Hatte schon versucht den Quarz so dicht wie
> möglich an den Controller zu bringen.

Guck dir mal das Referenzdesign für Quarz und Kondensatoren von Atmel an
http://www.atmel.com/Images/doc8128.pdf

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Falk B. schrieb:
> Na da hat Eagle nochmal Glück, daß es das auch kann.

Fein. Dann sollte der Threadersteller solche Sperrflächen in die 
relevanten Footprints einbauen.

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Wolfgang schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>> ob das auch bei EAGLE möglich ist, entzieht sich meiner Kenntnis.
> Dann guck doch nach oder orientiere dich an dem Tip von Dieter Nuhr.

Dafür gibt es keinen Grund, denn es steht für mich auf absehbare Zeit 
kein Projekt in EAGLE an. Und bei einem ggf. erforderlichen Import eines 
Fremdprojektes muss ich mir ohnehin im Einzelfall das Layout anschauen.

[Markus S. (acepilot)]

Georg schrieb:
> ....
>
> Es ist offenbar aber sinnlos, das überhaupt noch anzusprechen, das geile
> Aussehen und die Schonung der Ätzflüssigkeit zählen einfach viel mehr
> als elektrische Funktion. In den meisten Fällen funktionieren die
> Konstrukte ja trotzdem, weil sie eh nur mit etwas ungleichmässigem
> Gleichstrom betrieben werden und nicht mit echter HF.
>
> Sinnlos mit Flächen zugeknallte Layouts gehören hier wohl ebenso zum
> Konsens wie die immer wieder empfohlenen LEDs ohne Vorwiderstand.
> Grausig.
>
> Georg

Da scheine ich einen wunden Punkt getroffen zu haben, das war mit 
nichten meine Absicht. Es ist einfach so, dass es auf eine Frage hier 
tausend antworten gibt und für den Fragenden oft nicht eindeutig 
erkennbar ist, welche Antwort nun die qualifizierteste ist. Und man 
ließt deutlich mehr über die Schonung der Ätzbäder als anderweitig 
auftretende Probleme durch nicht korrekt angebundene Masseflächen.

Aber dein Einwand hat mich schon zum Nachdenken gebracht und ich 
überlege, ob ich die automatisch gefüllte Massefläche nicht einfach weg 
lassen soll.

Felix A. schrieb:
> Den ESP-Chip bekommst du in den Standby mit wenigen uA Strombedarf,
> indem der Pin CH_PD (so heißt der glaube ich) auf Masse gezogen wird
> (Pin 3 des Sockels müsste das sein).
>
> So ließe sich der Mosfet einsparen und es bestünde beim seriellen Senden
> nicht die gefahr, den Chip über seine Schutzdioden zu versorgen.

Super Einwand, das werde ich gleich umsetzen.

Wolfgang schrieb:
> Guck dir mal das Referenzdesign für Quarz und Kondensatoren von Atmel an
> http://www.atmel.com/Images/doc8128.pdf

Danke für diesen Link, der macht alle klarer, wenn auch die Umsetzung 
nicht ganz einfach ist. Zumindest, wenn mand die Platine selber ätzt und 
damit auf professionelle Vias verzichten musst, da passiert es leicht 
das durch eine so kurze Anbindung wichtige andere Pins am Controller 
fastt völlig unzugänglich werden. Aber anscheinend muss man einen Tot 
sterben.

[Bülent C. (mirki)]

Markus S. schrieb:
> Danke für diesen Link, der macht alle klarer, wenn auch die Umsetzung
> nicht ganz einfach ist. Zumindest, wenn mand die Platine selber ätzt und
> damit auf professionelle Vias verzichten musst, da passiert es leicht
> das durch eine so kurze Anbindung wichtige andere Pins am Controller
> fastt völlig unzugänglich werden. Aber anscheinend muss man einen Tot
> sterben.

So könnte es ausschauen. Musst halt ein wenig zurecht rücken, dann passt 
es schon.
Beitrag "Re: Erste eigene Platine"

[Felix A. (madifaxle)]

Probiere das mit dem CH_PD bitte erst aus (Strommessung bei H, L; wacht 
der Chip nach L->H Übergang wieder sauber auf?). Es ist zwar der 
Chip-Enable, aber ich habe damit noch keine Erfahrungen sammeln können.

Hier wird es aber so gemacht und es klingt, als würde es gut 
funktionieren:

http://www.esp8266.com/viewtopic.php?f=8&t=1591