Hallo zusammen,
ich arbeite gerade an meinem ersten größeren Platinendesign und wollte
das gerne hier einmal zeigen und mir ggf. ein paar Ratschläge einholen.
Das ganze ist eine kleine Steuerung, auf der linken Seite sitzen nur
große beleuchtete Taster, rechts oben vier 7 Segment Anzeigen, dahinter
ein MAX7219 als Controller, ein Drehencoder und unten rechts ein AVR
samt Anschlüssen zur Außenwelt.
Konkret habe ich zwei Fragepunkte:
1. bin ich mir nicht sicher, ob die Masseflächen so gut sind. Ich habe
sehr viel kontroverses über die Verbindung der Masseflächen über
Durchkontaktierungen gelesen und jetzt ersteinmal keine GND Vias
eingefügt. Sollte ich das tun? Oder nur auf einer Seite eine
Massefläche?
2. möchte ich bei AISLER fertigen lassen. Deren DRC Vorgaben liefern mir
gerade noch viele Fehlermeldungen vom Typ "Stop Mask". An einigen
Stellen liegt das wohl am Bestückungsdruck der noch auf blankem Kupfer
zu liegen kommt, an anderen Stellen verstehe ich das Problem aber nicht.
Vor allem moniert er viele SMD Pads.
Ich wundere mich aber vor allem, dass die Stopmaske bei den
Montagelöchern im Board größer ist, als in der entsprechenden
Bibliothek. Woran kann das liegen? Und wie bekomme ich die Stopmasken
der Vias weg? Ich hätte die gerne ganz bedeckt.
Über eine Einschätzung von euch erfahreneren würde ich mich sehr freuen!
Vielen Dank!
Ich würde die Wires und Vias etwas größer bzw. breiter machen.
Mit 0.15 mm sind diese sehr schmal in der Breite.
Bei soviel Platz auf Platine, sollte eine andere Breite (> 0,15 mm) drin
sein.
Anbei der Schaltplan.
Hmm, platz habe ich, aber an einigen Stellen muss ich eben mit 0.15mm
zwischen den IC Beinchen hindurch und da der Hersteller das problemlos
fertig kann und ich noch im Rahmen der Strombelastbarkeit bin, dachte
ich, könnte ich das einfach konsequent durchziehen (nur die 5V zum
MAX7219 sind dicker, da da etwas mehr Strom fließt).
Was habe ich denn dadurch für Nachteile/Probleme?
emc2 schrieb:> Deren DRC Vorgaben liefern mir> gerade noch viele Fehlermeldungen vom Typ "Stop Mask".
Ohne die DRC Vorgaben zu kennen, wird dir keiner sagen können, woran das
liegt. Am einfachsten wäre es, wenn du den DCR-File hier hochlädst.
Ohne die Schaltung und damit die Signale auf den Leitungen zu kennen,
ist es sehr mühselig, über angemessenes Layout zu diskutieren.
Nicht jeder hat Lust, aus deinem Layout und dem kurzen Prosaabriss zur
Schaltungsstruktur die Details abzuleiten - auch wenn das prinzipiell
natürlich kein Problem wäre, aber du möchtest doch die Tips.
emc2 schrieb:> 1. bin ich mir nicht sicher, ob die Masseflächen so gut sind. Ich habe> sehr viel kontroverses über die Verbindung der Masseflächen über> Durchkontaktierungen gelesen und jetzt ersteinmal keine GND Vias> eingefügt. Sollte ich das tun? Oder nur auf einer Seite eine> Massefläche?
Zeichne dir ein wo der Strom lang fließt.
emc2 schrieb:> Also gut, hier noch mal alles zusammen im Anhang.
Schade, da hat der neue Besitzer von CADsoft wohl ein
Alleinstellungsmerkmal in die Software eingebaut - EAGLE 6.6 kann den
Schaltplan leider überhaupt nicht mehr lesen.
emc2 schrieb:> Hmm, platz habe ich, aber an einigen Stellen muss ich eben mit 0.15mm> zwischen den IC Beinchen hindurch
Wo? IMHO hast du dir einige Problem hausgemacht. Du hast sooh viel Platz
auf der Platine und trotzdem quetscht du die Leiterbahnen derart
zusammen.
Bei dem Display verbaust du dir die Möglichkeit, auf der Unterseite nach
unten zu gehen, indem du dort, wo du durch musst, mit einer horizontalen
Verbindung alles blockierst. Das lässt sich ganz einfach umgehen und
schon bist die die Engstelle los. Auch für die Zuführung der
Versorgungsspannung unter den Prozessor gibt es keinen Grund so eng zu
werden. Im Top Layer ist fast alles frei. Da musst du dich nicht durch
die Ecke zwängen.
Bei den Vias kommt mir die im DRU eingetragene Restringbreite von 0.05mm
sehr knapp vor. Üblich sind eher 0.2 oder 0.3mm
Die Stopmaskenfehler kannst du IMHO ignorieren (tStop und tBottom für
DRC ausschalten)
Hier noch so eine Stelle in der unteren Reihe der Hexanzeige, wo du dich
unnötigerweise zwischen den Pads durchfummelst.
Wenn du alles etwas hochschiebst, kannst du das Via etwas nach rechts
verlagern und ganz entspannt eine Verbindung routen.
Warum legst du dort die Leiterbahnen so dich an die Pads. Um die
Prozessparameter zu testen? Das schafft unnötige Risikostellen im Layout
(Säurenester), wo gar der E-Test seine Existensberechtigung unter Beweis
stellen kann - absolut unnötig.
emc2 schrieb:> ich werde das noch mal in Ruhe überarbeiten am Wochenende.
Und flute die Masse nicht so unnötig dicht an die Signale ran. Und mach
noch einige Durchkontaktierungen von der "oberen Masse" zur "unteren
Masse". Sonst hast du das letztlich zwei Massen, die nichts voneinander
wissen...
Ich würde bei den paar wenigen Leitungen überhaupt nicht fluten, sondern
einfach die 40 Signale und die Vorsorgung direkt verlegen.
Es ist übrigens nicht ratsam, alle Signale unnötigerweise so dicht
wie irgend möglich aneinander zu führen. Stichwort dazu: Übersprechen.
Und zur Versorgung gehört die Masse und die Vcc (oder wie auch immer
die heißt). Wenn du nur die Masse so fett machst und die eigentliche
Versorgung als hauchfeines Drähtchen durch die Schaltung ziehst, dann
kann es durchaus sein, dass der "letzte" Verbraucher ein Volt weniger
sieht...
Man muss auch nicht unbedingt die Untergrenzen der Fertigungstechnik
ausnutzen. Mach die Signale ruhig deutlich breiter. Du bist froh, wenn
du da beim Prototypen einen Fädeldraht anlöten musst.
emc2 schrieb:> Also besser gar keine Massefläche?
Wenn es technisch nicht nötig tut? Ist mehr nur ne Mode.
Nur weil die CAD-Software die Möglichkeit bietet, muss man nicht
jeder Möhre hinterher rennen. Die Schaltung ist weder HF- noch
High-Speed-Design. Wenn ein EMV-Problem auftritt, kann man sich
bzgl. Massefläche immer noch Gedanken machen.
Wenn große Ströme über die Leiterplatte geleitet werden, kann man
die Belastbarkeit relativ leicht berechnen.
Soo, ich habe noch mal alles überarbeitet. Leiterbahnbreite ist jetzt
konstant 0.254mm und ich habe dieses Maß auch als minimalen Abstand
versucht einzuhalten. Ich habe die neue Version noch mal im Anhang.
Einzig die von Dir, Wolfgang angemerkte Versorgungsleitung zwischen den
beiden rechten Displays habe ich noch nicht verändert. Ich könnte diese
auch ganz rechts am Display vorbeiführen, dann muss ich zwischen gar
keinen Pads durch, aber meine Platine wird wohl 2mm breiter. Meint ihr
das wäre besser?
Ansonsten habe ich jetzt gar keine Masseflächen generiert. Ist das hier
wirklich die bessere Lösung?
Cyborg schrieb:> Wenn ein EMV-Problem auftritt, kann man sich> bzgl. Massefläche immer noch Gedanken machen.
Ach, dann macht man die Masseflaeche nachtraeglich noch rein?
Hallo.
Als erstes würde ich mir so einen Schalter mal auf den Tisch legen und
schauen wie viel mA der braucht, um gegen das Tageslicht anzukommen.
Andernfalls von vorherein Worst Case 30mA annehmen. Bei einem kurz
gegoogelten Schalter habe ich einen Vorwärtsstrom von 20mA gesehen.
Angenommen alle 16 Schalter leuchten mit einer LED, so kommen 320mA
zusammen. In grün fallen dann ca. 2V an den LED ab und der MAX7219 muss
3V * 0.32A verheizen. Das allein macht ca. 1W auf dem MAX. Könnte mir
vorstellen, das dieser dann kocht. Insofern fällt damit evtl. die
Möglichkeit aus, alle LED anzusteuern. Und die Everlight kommen auch
noch mal mit 20mA pro LED daher.
Von da her würde ich anstatt eines einzigen teuren Treibers einfach
mehrere günstige auf dem Board unterbringen. Im schlanken TSSOP zwischen
den Schaltern fliegen die ellenlangen Leitungen raus. Dann kannst du
alle LED auf top layouten und bottom wird GND.
Vielleicht wären auch ein paar Bulk-Kondensatoren recht knorke.
Energiesparen steht heutzutage recht hoch im Kurs. Weil es neben
Hühnerfutter nur 2 Pins des uC kostet, würde ich, auch um die Treiber zu
entlasten, einen Buck für die Beleuchtung spendieren.
Also, bei den Schaltern handelt es sich um die NKK KP01 Serie
(http://www.nkkswitches.com/pdf/kp01.pdf), ich habe die Rot/Grün Bicolor
Version, die mit einem typischen Vorwärtsstrom von 15mA für Rot und 5mA
für Grün angegeben sind.
Der MAX7219 ist im Datenblatt mit einem Typical Operating Supply Current
von 330mA bei 40mA pro Segment angegeben, also gehe ich davon aus, dass
man ihn ohne Probleme in diesem Bereich betreiben kann. In Tabelle 11
des Datenblatts sind auch explizit R_set Werte für einen Segmentstrom
bis 40mA angegeben.
Die Everlights haben laut Datenblatt typischerweise 25mA
Nun habe ich die Schaltung im Prinzip komplett auf meinem Steckbrett
aufgebaut. Die Displays leuchten allesamt Taghell. Nur alle schalter
habe ich nicht dran, da ich diese teuren Dinger nicht auf
Steckbrettadapter löten mag.
In meiner Anwendung werden wohl nie alle gleichzeitig leuchten, aber
ausschließen sollte das Design das natürlich auch nicht.
Nun hab ich aber tatsächlich eine Frage dazu:
Mir war aufgefallen, dass ein testweise angeschlossener Taster nicht so
hell ist, wie direkt mit 5V betrieben, trotz dass der MAX7219 einen
R_set hatte, der laut Datenblatt 20mA hergeben sollte. Alle LEDs bewegen
sich im Bereich von Vorwärtsspannungen von 2-3V, also habe ich mit einem
R_set von 25k angefangen. Nun bin ich mittlerweile schon bei einem R_set
von 11k angelangt, messe über der roten Schalter LED aber trotzdem nur
4,5mA und über der grünen knapp 2mA.
Woran kann das liegen?
500mA ist der maximale Senkenstrom eines der Digit Pins. Durch das
Multiplexing leuchten ja aber immer nur 8 LEDs gleichzeitig. Da verstehe
ich Deine Rechnung ehrlichgesagt nicht ganz.
emc2 schrieb:> Die Displays leuchten allesamt Taghell.
Mir schwant schlimmes. Solche Aussagen hatten wir vor kurzem
in einem Thread wo die Display wohl das Zeitliche gesegnet haben.
D.h.?
Also ich messe gerade für einen Displaybaustein, der voll an ist knapp
30mA. Das macht weniger als 4mA pro Segment, sollte also locker
innerhalb der Spezifikation sein.
So, hab mal alle Wires entfernt und neu gelayoutet. Stecker und Displays
und so habe ich nicht verschoben, den uC, R und Cs teilweise schon.
Tja ob es besser ist weiß ich nicht, gespart habe ich 8 Vias und die
minimale Leiterbahnbreite ist 0,014 Inch (0,3556 mm).
Wow! Darf ich fragen, wie lange Du für das Layout ungefähr gebraucht
hast? Ich guck mir das morgen mal in Ruhe an.
Du würdest das auch so ohne Masseflächen fertigen?
Hm, gute Frage, bisher habe ich immer geflutet und sehr viele Vias
verstreut. Hat immer funktioniert. Also ob Fluten Nachteile hat solange
man kein HF macht weiß ich nicht, ich tendiere zu nein. Allerdings bin
ich Anfänger der jetzt erst seit 1,5 Jahren Platinen bastelt.
Gebraucht habe ich so 5 Stunden mit Unterbrechungen. Man könnte auch
noch Dinge optimieren, z. B. mehr Masseverbindungen machen, habe aber
keine Ahnung was wie wichtig ist.
Aber ich muss auch sagen ich hatte anfangs geglaubt dass da mehr
optimiert werden kann. Sprich hast Du schon recht gut gemacht aus meiner
Sicht. Das Schwierige ist eigentlich verschiedene Dinge zu priorisieren.
Selber erstmal zu bewerten was wie wichtig ist und das dann auch so zu
bauen. Hier habe ich z. B. im Clock Signal keine Vias drinnen. Ob das
wichtig ist weiß ich nicht, hier vermutlich nicht.
Aber egal, war ein netter Zeitvertreib und wenn es hier noch Kritik dazu
gibt dann war das sogar lehrreich.
Oh und nochwas (nicht für diesen Thread aber so allgemein):
Ich fände mal einen Layoutvergleich cool, also Vorgabe ist eine
Schaltung (die möglichst viele unterschiedliche Dinge abdeckt),
Abmessungen und ein paar feste Positionen von Bauteilen, und dann
layouten mal verschiedene Leute, auch Profis und am Ende wird verglichen
und Jeder darf begründen wieso er was wie gemacht hat. Das wäre bestimmt
sehr lehrreich.
Gustl B. schrieb:> dann> layouten mal verschiedene Leute, auch Profis und am Ende wird verglichen> und Jeder darf begründen wieso er was wie gemacht hat. Das wäre bestimmt> sehr lehrreich.
Das ist echte Arbeit. Wer soll so verrückt sein? Wahrscheinlich
beteiligen sich nur Angeber.
Ist meine persönliche Meinung, ich würde jedenfalls nicht 10 oder 20
Stunden Arbeit aufwenden nur um hier im Forum zu sagen, kuckt mal was
für ein tolles Layout. Ausserdem würde auch das genialste Layout nur
gnadenlos niedergemacht.
Sowieso ergeben sich Unterschiede erst bei Layouts am Rande des
Machbaren, etwa ab 8 Lagen und 500 Bauteilen auf zu kleinen Platinen.
Aber wenns Spass macht... Wer definiert eine ausreichend anspruchsvolle
Aufgabe? Das ist auch Arbeit. Eine Steckerleiste, 2 Taster und 5 LEDs
ist witzlos.
Georg
Gustl B. schrieb:> ... den uC, R und Cs teilweise schon
Den µC mit dem Hühnerfutter drumrum könntest du noch um 45° gegen den
Uhrzeigersinn drehen. Dann kommst du von den oberen und rechten Pins
besser weg.
Oh ... sehr gute Idee, bin ich nicht drauf gekommen.
Georg schrieb:> Das ist echte Arbeit. Wer soll so verrückt sein? Wahrscheinlich> beteiligen sich nur Angeber.
Vielleicht auch Leute die was lernen wollen?
Georg schrieb:> Ausserdem würde auch das genialste Layout nur> gnadenlos niedergemacht.
Naja, Kritik ist doch OK wenn sie begründet ist?
Georg schrieb:> Sowieso ergeben sich Unterschiede erst bei Layouts am Rande des> Machbaren,
Das glaube ich nicht. Ich vermute selbst bei einfachen Layouts würden
Profis das nicht identisch machen weil sie es vielleicht
unterschiedliche gelernt haben oder andere Dinge an der Schaltung ür
wichtig halten. Und genau deswegen wäre das lehrreich weil man sehen
würde was die Profis gleich machen und was nicht.
Georg schrieb:> Aber wenns Spass macht... Wer definiert eine ausreichend anspruchsvolle> Aufgabe? Das ist auch Arbeit.
Ja das ist viel Arbeit sogar. Man müsste eine Schaltung entwerfen, und
zwar nur die Schaltung die dann Jeder mit dem Layoutprogramm seiner Wahl
layouten kann. Sprich Schaltung als pdf und lauter Bauteile die man
nicht selber erst als lib zeichnen muss. Tja und dann wäre es witzlos
wenn Jeder gleich sehen kann wie es die Anderen gemacht haben. Dann
guckt man sich die guten Ideen ab. Sprich es wäre sinnvoll wenn die
Layouts an Jemanden (vielleicht einen Mod) geschickt werden (mit
Deadline) und der die dann zu einem Zeitpunkt alle online stellt. Damit
auch Anfänger was zu tun haben wären auch zwei oder mehr Aufgaben gut,
eine mit viel THT und eben anfängerfreundlich (eher große SMD) und
zweilagig und eine mit 4 Lagen und sehr viel SMD. Ich kann keine solche
Aufgabe stellen, dafür bin ich zu schlecht beim Schaltung entwerfen.
Vielleicht hat ja Jemand schon eine passende Schaltung aus Hobby oder so
die er veröffentlichen will (ohne Layout vorerst). Aber das wäre
natürlich auch ein anderer Thread.
