¿Alguien puede ofrecer estrategias útiles sobre cómo pasar de un nido de ratas a un PCB enrutado?
(Estoy usando Eagle y tengo como objetivo hacer PCB de una o dos caras en casa)
Dibujar el esquemático está bien, pero cuando se trata de enrutamiento de pistas, se siente como desenredar una bola gigante de lana.
Un recurso al que suelo referir a la gente con bastante frecuencia es Tutorial de Diseño de PCB de David Jones.
Mucha información útil sobre la ubicación de componentes, enrutamiento, tolerancias, capas, etc...
Solo para reiterar lo que otros han dicho, y lo que también dice D. Jones, todo comienza con la ubicación de componentes. Esté dispuesto a arrancar, mover componentes, empezar de nuevo, etc... No se vuelva perezoso o terco y trate de forzar ese clavo redondo en un agujero cuadrado. Si el enrutamiento se vuelve difícil, probablemente haya una forma de mover o girar las piezas para que de repente se haga más fácil.
Me gusta empezar colocando mi esquemático frente a mí. Por lo general, quieres que tus piezas estén dispuestas de tal manera que las pistas no tengan que recorrer más distancia de la necesaria.
Normalmente, cuando la gente hace esquemáticos intentan que sus esquemáticos sean "bonitos". Colocar tu tablero de la misma manera que tu esquemático suele ser un muy buen comienzo. Pero, antes de hacer eso, mira todo lo que necesitarás interactuar realmente, puertos USB, puertos de programación, botones, etc. y colócalos donde sea mejor para el producto final.
Una vez que tengas tus piezas colocadas, comienza a enrutado las pistas más importantes. Estas pistas son aquellas que tienen datos de alta velocidad y preferirías que no saltaran a diferentes lados del tablero.
Después de enrutado esas pistas, enruta tus pistas de alimentación. En este punto deberías ser capaz de descubrir cómo enrutar lo que quede de la mejor manera.
Por lo general, me lleva 3 o 4 iteraciones de colocar un tablero antes de estar satisfecho con lo que he hecho. Cada vez que lo hago, aprendo formas particulares en las que las pistas necesitan ser enrutadas para hacer el enrutado más sencillo.
Como nota final, si tienes la capacidad, sé flexible para cambiar qué pines se conectan a un periférico. Por ejemplo, si tienes un LED conectado a un microcontrolador, intenta usar un pin que esté más cerca de donde quieras que se coloque el LED en el tablero. Muchas veces no tienes esta libertad, pero es algo que debes intentar hacer si puedes.
Coloque los componentes como desee para que su diseño "tenga sentido" desde el punto de vista de la usabilidad. Haga que los componentes polarizados siempre tengan la misma orientación. Coloque los conectores en el perímetro de su placa, haga que los chips IC tengan una orientación consistente.
Luego deje que el autorouter haga su magia, configurando el DRC para usar anchos de traza grandes inicialmente (me gusta comenzar alrededor de 20 mil). Si no logra enrutarse al 100%, escriba "ripup;" en la línea de comandos para volver a un nido de ratas y cambie el DRC a anchos de traza progresivamente más bajos hasta que el autorouter esté satisfecho.
Sé que muchas personas "acérrimas" tienen "problemas" con el autorouter, pero a mí me parece que hace un trabajo bastante bueno. A menos que esté realizando E/S digitales de alta velocidad o quizás diseño RF, la ruta que toma la señal rara vez será motivo de preocupación para usted. Sin embargo, sería un poco cuidadoso con colocar cosas como cristales cerca de los pines de los chips IC que están utilizando si los tiene.
Solo voy a enumerar algunos consejos aquí en ningún orden en particular:
Determine primero tu estrategia de tierra y poder. Siempre que sea posible, utiliza un plano de tierra y poder. Si estás utilizando una placa de 2 lados, utiliza un relleno de tierra en la parte inferior y recuerda eliminar cualquier cobre huérfano. Tu objetivo es siempre tener el camino más corto a tierra. Las señales de alta frecuencia seguirán la ruta de menor inductancia a tierra, no la de menor resistencia. Es posible que necesites agregar capacitores de desacoplamiento adicionales.
Haz tu diseño en una cuadrícula, haz que el tamaño de la cuadrícula sea un múltiplo de tu tamaño de pista más pequeño. Haz que las pistas más grandes sean un múltiplo de tu cuadrícula.
Coloca los componentes prestando especial atención a cualquier señal de alta frecuencia o buses con alta capacitancia, lo que te obliga a considerar efectos de línea de transmisión. Algunos ejemplos: bus I2C que se conecta a muchas fichas (3-4+), incluso si es un bus de baja velocidad. Buses SPI a 1MHz o más, buses I2S, distribución de reloj, osciladores de cristal, USB, ethernet, buses de memoria, etc.
Los enrutadores automáticos son malos. Son útiles si tienes 25 señales GPIO que son solo control de encendido y apagado y realmente no te importa dónde van, incluso entonces es probable que te rascas la cabeza al ver lo que hizo. Nunca permitas que enrut el cableado de energía o señal. He utilizado los de Altium, Orcad y Eagle, todos son bastante malos.
Nunca, nunca, a menos que realmente sepas lo que estás haciendo, uses un plano de tierra dividido, incluso si la hoja de datos del ADC/DAC dice que necesitas tierras analógicas y digitales separadas. Presta atención a las rutas de retorno a tierra, pero no dividas el plano.
Si tienes que usar un plano de poder dividido debido a áreas de múltiples voltajes de suministro: Ninguna traza de señal puede cruzar la división en una capa adyacente. No importa qué sea la traza o qué haga, no cruces esa división. Coloca restricciones en las capas afectadas para hacer cumplir esto.
Cuando coloques componentes, puede ser útil diseñar primero el componente y su circuito asociado de cerca, y luego moverlos a la placa como un grupo. Por ejemplo, con una fuente de alimentación conmutada, el CI en sí mismo a menudo es muy pequeño pero necesitas considerar el diseño del circuito de soporte externo también, que a menudo debe mantenerse muy cerca con trayectorias de corriente controladas. Por lo tanto, diseña toda la parte del circuito fuera de las dimensiones de la placa primero para tener una buena idea de cuánto espacio realmente necesita. Haz lo mismo para todos los CI, ya que incluso los capacitores de desacoplamiento pueden ocupar más espacio de lo que piensas.
No soy un experto, pero este es el enfoque que sigo y funciona...
1. Enrutamiento de las pistas más importantes primero, comenzando por las líneas de alimentación y tierra
2. Dirija la tierra alrededor del borde de la placa siempre que sea posible (pero no tan cerca que esté tocando el borde)
3. El siguiente paso es dividir el circuito en bloques funcionales
4. Coloque los bloques de forma que las conexiones entre ellos sean lo más simples posible..
5. Luego usaría el enrutamiento automático para verificar el diseño: el enrutamiento automático debería completarse en unos pocos segundos (menos de 60, aunque esto obviamente depende de la complejidad de su circuito) si su colocación es buena (tenga en cuenta que uso Protel 99se, no estoy familiarizado con Eagle, así que el tiempo de enrutamiento automático puede variar)
6. Luego deshaga el enrutamiento automático... y realice el enrutamiento manual... enrutando las pistas dentro de los bloques funcionales primero y luego las conexiones entre los bloques.
Un viejo dicho es que el diseño es 90% de colocación y 10% de enrutamiento, tómese el tiempo para colocarlo correctamente y el resto caerá en su lugar.
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