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Forum: Platinen Ansatz bei komplexem Layout


Autor: Gast (Gast)
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Hi,
ich bastel grad an einem MP3-Player Projekt und habe so einige Probleme, 
wie ich an das komplexe Layout herangehen soll. Deshalb wollte ich mal 
Leute mit Erfahrung fragen wie da so der Ablauf aussieht.
Plaziert ihr zuerst alle Bauteile auf der Platine und routet dann zuerst 
kurze dann lange Verbindungen? Oder zuerst die Spannungsversorgung?
Ein anderer Ansatz, den ich erst verfolgt habe und damit nicht 
weiterkomme: zuerst einzelne Gruppen bilden, getrennt routen. Dann diese 
Gruppen auf die Platine setzten und die Verbindungen dazwischen routen, 
woran ich bis jetzt immer gescheitert bin, wegen zu wenig Platz zum 
"andocken".
Wie sieht das mit der Layerverteilung aus? Macht es Sinn nach der 
Autoroutermethode vorzugehen und Präferenzrichtungen für die Layer 
festzulegen? Wenn ich mir Profi-Layouts so anschaue, hab ich nicht das 
Gefühl, dass diese Methode angewendet wird. Wäre es sinnvoller für 
einzelne Signale/Busse ein Layer festzulegen?
Vielleicht kann jemand mal ein Beispiel posten und erläutern wie er 
dabei angesetzt und dann gearbeitet hat. Das würde mir sehr helfen.

mfg The Scientist

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Vielpinner in die Mitte, Spannungsversorgung über Planes heranführen, 
Kleinfutter drumherum platzieren. Schnelle Leitungen kurz ausführen, 
langsame Signale können auch weiter weg geroutet werden. Spannungsregler 
weiter weg von anderen Wärmequellen platzieren.

Autor: Bastler0815 (Gast)
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Entscheidend ist die Bauteilplatzierung. Das nimmt bei mir teilweise 
genau so viel Zeit in Anspruch wie das eigentliche routen. Wichtig ist 
ein Kompromiß zwischen möglichst wenig Luftlinienkreuzungen und 
möglichst kurzen Leitungen für kritische Signale. Zudem sollten Analog- 
und Digitalteil so weit wie möglich voneinander getrennt sein. Ideal 
ist, wenn deren Massen nur an einem  Punkt Verbindung haben, und zwar an 
der Spannungsversorgung.
Zur Platzierung bilde ich meistens zuerst Funktionsgruppen, die ich dann 
gemeinsam an eine passende Stelle auf der Platine schiebe. Danach wird 
alles so zurechtgerückt, dass es dort gut hinpasst.
Ansonsten route ich meistens zuerst die Spannungsversorgung und 
kritische Signale, anschließend den Analogteil und am Schluß den 
Digitalteil.

Autor: Gast (Gast)
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Wie gehst du dann beim routen bezüglich der Layer vor? Legst du 
Präferenzrichtungen fest oder eher Signal/Bus bezogen? Wie gesagt bei 
vielen Profi-Layouts laufen die Bahnen auf jedem Layer in alle 
Richtungen, nur wie wird da angesetzt? Man kann doch nicht über 100 
Verbindungen mit Try-And-Error routen.
Ich fänd's wirklich richtig klasse, wenns so ein Beispiel gäbe wo jemand 
schritt für schritt erklärt wie er vorgeht, nur halt nicht bei einem 
transistorverstärker mit 10 bauteilen, sondern bei komplexen projekten. 
Gibt's dazu evtl vorlesungsskripte? Ich meine irgendwo müssen die 
Ingenieure das ja beigebracht kriegen.

Autor: Thomas Ranseier (ziggy)
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Vielleicht hilft dir dieses kleine Tutorial ein bißchen weiter.

Autor: Bastler0815 (Gast)
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Was verstehst du unter prof. Layouts?
PC-Mainboards haben z.B. sehr viele Lagen, da kann man dann gut mit 
Vorzugsrichtungen arbeiten. Bei 2 Lagen muss man sehen, dass man die 
Signale überhaupt sinnvoll verlegt bekommt.
Autorouter benutze ich überhaupt nicht, da brauchbare erst bei 
5-stelligen EUR Beträgen anfangen.
Umfangreichere Layouts mache ich mit 4-lagigen Platinen. Dann verwende 
ich die 2. Lage als Masse und die 3. für Versorgungsspannungen.

Autor: Gast (Gast)
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ne ich arbeite in den ferien bei ner firma die labornetgeräte und so was 
herstellt. Und die haben fast alles in zwei-Lagen-Technik - auch 
Controller Boards. Wenn man sich die so ansieht, erkennt man wie gesagt 
keine Vorzugsrichtung.
Bei den 4 Lagen ist irgendwo der Preis das Problem. Und wenn ich mir so 
anschaue, was Leute alles auf 2 Lagen hinkriegen, dann kann ich mir kaum 
vorstellen wo man im Hobby-Bereich mehr braucht.

Zu dem Tutorial:
Das Problem was ich mit diesen Tuts habe ist folgendes: Es werden häufig 
Grundregeln zum Placen und Routen aufgestellt, wie möglichst wenig 
Kreuzungen der Airwires, 45° benutzen, etc. Wenn hierzu Beispiele 
gegeben werden, dann nur bezogen auf winzige Ausschnitte(2 ICs), wo man 
sofort erkennen kann, wie die Leiterbahnführung aussehen wird. Ich fände 
es viel besser das Tutorial an einem Beispieldesign entlang zu hangeln. 
Dieses Design sollte aber nicht zu einfach sein, denn das Problem tritt 
dann auf, wenn man nicht sofort oder auch durch längeres hin sehen 
erkennen kann, wie die Leiterbahnführung aussehen wird, z.B. das 
Beispielbild zum Rastnets aus dem o.g. Tutorial:
Wie fängt man da an? Wie legt man diese ersten Leiterbahnen, damit 
hinterher noch Platz für die anderen ist? Gibt es z.B. Standardfiguren 
von Leiterbahnen, die sich bei einer bestimmten IC Anordnung ergeben?
Solche Dinge würden mich interressieren.

Autor: Mario Hagen (djacme)
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Vorzugsrichtung bei 2 Lagen hängt etwas von der Technologie ab. Bei 
bedrahteten Teilen lässt sich eine Vorzugsrichtung sehr gut realisieren, 
bei SMD mit vielen Packages die von 4 Seiten angeschlossen werden klappt 
das stumpfe durchsetzten der Vorzugsrichtungen(2lagig) eher nicht so bzw 
sieht total scheisse aus. :-)

Ansonsten wie schon geschrieben, logischerweise alle Bauteile die 
mechanisch an bestimmten Stellen sind plazieren, daraus ergibt sich dann 
meistens wo die  Bauteilen mit vielen Pins sitzten werden(die mechanisch 
egal sind).

Danach verteile ich meistens die Ein-/Ausgangsbeschaltungsteile an die 
Anschlüsse, fange an Funktionsblöcke (wie z.B. Netzteile) partweise zu 
platzieren und grundlegend zu routen) und dann fällt mir gerade kein 
weiterführendes, grundlegendes Konzept ein. Naja, wenn man mit breiten 
Bussystemen zu tun hat wie es fürher bei den Prozessorsystemen mit 8Bit 
Daten+Adressbus üblich war macht es sinn die parallel Busleitungen zu 
verlegen bevor man sich mit wenigen, unwichtigen Leitungen befast. 
(ausgeschlossen natürlich die wenigen Leitungen denen man 
Designtechnisch acht schenken sollte, Clock usw.)

MfG
Mario

Autor: Sven Woehlbier (woehlb)
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Meine bisherigen Layouts waren 2 und 4 lagige Leiterplatten, die nicht 
aus dem Bereich der HF kommen. Ich gehe wie unten aufgeführt vor. 
Scheitert man an einem Schritt, muß man eben wieder ein paar Schritt 
zurück. Leiterplattendesign ist leider kein linearer Prozeß.

1) Bauteile möglichst günstig plazieren:
Hier ist es schwer die richtigen Tips zu geben. Leitungen mit schnellen 
Signalen (z.B. Quarzzuleitungen) sollten später möglichst kurz werden. 
Analog- und Digitalteil räumlich trennen. Für Spannungsversorgung sollte 
eine kamm- oder sternförmige Struktur möglich sein. Letzlich spielen 
dann eventuell auch noch mechanische Anforderungen hinein.

2) Kritische Leitungen per Hand verlegen:
Dazu gehören z.B. Quarzzuleitungen, GND und VCC. GND möglichst als 
Massefläche ausführen. VCC dicker als Standardleitungen möglichst 
sternenförmig (in Bezug auf analoge und digitale Komponenten). Danach 
die Leitungen fixieren, damit der Autorouter diese nicht verändert.

3) Initialer Autorouterlauf:
OK, im HF-Bereich kann man diesen Schritt vergessen, da muß einfach sehr 
viel mehr Erfahrung in das Design fließen. Bei meinen bisherigen 
Leiterplatten gingen die Anforderungen lediglich in Richtung der 
normalen EMV. Jedenfalls sieht man danach ob es überhaupt möglich ist 
die Leiterplatte zu entflechten, dabei reicht es wenn der Autorouter so 
circa (80-90)% der Leiterbahnen verlegt hat. Damit hat man dann erstmal 
was zum arbeiten.

4) Gesamtes Layout per Hand überarbeiten:
Autorouter machen oft ziemlichen Blödsinn, also erstmal die gesamte 
Leiterplatte optimieren, und die restlichen Leitungen verlegen. Danach 
nochmal Leiterplatte kontrollieren, und überprüfen ob auch die EMV in 
Ordnung ist.

OK, das Thema Autorouter ist heikel. Auf keinen Fall kann man mit einem 
Autorouterdesign in Serie gehen, es fließt durch den Autorouter einfach 
nicht die notwendige Erfahrung des Layouters in die Leiterplatte. Aber 
zur Abschätzung der Machbarkeit eines Designs bzw. zur Beseitigung der 
Angst vor dem "leeren Blatt Papier" am Anfang finde ich, ist der 
Autorouter schon zu gebrauchen. Also solange der Layouter die Kontrolle 
behält, und den Autorouter nur in einer gesunden gemischten Verlegeweise 
(Autorouter/per Hand) einsetzt, sollte man den Autorouter als Hilfe 
nicht verteufeln.

Tschau Sven!

Autor: Thomas (Gast)
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Schaltplan in einzelnen Funktions / Schaltungsgruppen aufbauen.
Schaltplan ausdrucken.
Gruppe für Gruppe sinnvoll der Reihenfolge nach routen und sinnvoll 
beieinander platzieren (möglichst um den Controller drum herum.).

Autor: Thomas (Gast)
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Autorouter? Garnicht erst dran denken!

Autor: thyristor (Gast)
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Wie sagte der eine Typ in der Kaffee Werbung noch?

Ikke abbe gar keine Auhto(-router)

;-)

Autor: Stephan (Gast)
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Hallo, Scientist.

Warum machst Du nicht Dein eigenes Projekt zum Tutorial? Hier im Forum?

Es gibt hier genug Leute, die Platinen beruflich konstruieren und ihr 
Wissen weitergeben. Sooft ich hier im Forum aber das eine oder andere 
Projekt starten gesehen habe, hatten die Urheber dann entweder keine 
Lust mehr oder sind sonstwie in der Versenkung verschwunden. Da fragt 
sich, wieviele von den Superprojekten dann überhaupt verwirklicht 
wurden. Mir scheint, dass da nicht genug Durchhaltevermögen vorhanden 
ist.

Also, in welche Kategorie reihst Du Dich ein?

Stephan.

Autor: Gast (Gast)
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Okay,
hier mal die porjekt files als zip. Schaltplan, Board im Eagle-Format 
und das Board als png.
Ich habe bis jetzt einzelne Funktionsgruppen gebildet und die Bauteile 
an ihnen so kompakt wie möglich plaziert. Anschließend habe ich die 
Stecker und LEDs so plaziert, wie sie sein müssen. Die restlichen 
Funktionsgruppen liegen erstmal so auf der Platine, dass z.B. der 
Encoderausgang in der Nähe der Cinchbuchsen ist, etc pp. Allerdings 
sieht es irgendwie etwas Platzverschwenderisch aus.
Wie gesagt alle Versuche das Board zu routen liefen in den einzelnen 
Gruppen super nur die "Inter-Group-Connections"(es lebe der Anglizismus) 
hab ich nie richtig hingekriegt. Hab gez aber mal alle routings 
entfernt.

Autor: Stephan. (Gast)
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Fragen:

1. Selber ätzen oder machen lassen?

2. Selber bestücken oder bestücken lassen?

Stephan.

Autor: Thomas (Gast)
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Ist der Stecker unten links nicht zu instabil so?

Bin nicht so der Experte im Routen aber ich würde so vorgeben:
1. Mit dem Autorouter rumspielen um zu sehen was möglich ist (wie oben 
schon gesagt). Dann hast du einen Ausgangspunkt.
2. Komponenten rumschieben, zwischendurch immer ratsnest machen und 
Kreuzungen der Airwires vermeiden. Da kann es auch sehr hilfreich sein 
den Schaltplan etwas abzuändern (Pins am PIC ändern).

Thomas

Autor: Gast (Gast)
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@Stephan:
Obwohl ich ätzzeug zu hause hab: Machen lassen, sonst krieg ich mit den 
durchkontaktierungen probleme, weil ja z.B. der ganze Bereich unter der 
SD-Karte frei davon sein muss.
Bestücken mach ich schon selber.

Autor: Gast (Gast)
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@Thomas: Welcher Stecker unten links? Die Stecker sind alle oben. Das 
teil unten links ist ein RC5 Empfänger.

Autor: Stephan. (Gast)
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Gut, das sind zwei sehr wichtige Information.

1. Kannst Du beim layouten etwas feiner werden; und

2. Musst Du zwischen den Bauteilen mehr Platz lassen für die Pinzette.



Neue Frage:

Wieviele Lagen willst Du machen lassen; eine, zwei, vier oder... ? Das 
muss man vorher entscheiden, bevor man anfängt.

Meine Empfehlung wäre vier Lagen; wenn Du etwas mehr Zeit investierst, 
geht es möglicherweise auch mit zwei. Vier Lagen wären besser.

Stephan.

Autor: Gast (Gast)
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Natürlich sind vier Lagen besser, aber viel zu teuer. Wenn ich 2 Lagen 
bei Bilex mache ca. 33€. Für 4 Lagen bei PCB-Pool 140€(!!!). Meine 
routing Versuche waren alle 2 lagig.
Insofern darüber habe ich mir vorher schon gedanken gemacht.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Das ist locker 2 Lagig schaffbar!
Wenn man 4 Lagen verwendet wird man routing-faul ;)

Die Funktonsgruppen sind schon mal gut, aber die lassen sich ja immer 
noch enger zusammenrücken bzw in der Form etwas verändern, so dass alles 
besser passt.

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