Layout für LED Cube

[Heiko B. (wolfsclaw)]

Guten Abend!

Ich habe mir als Projekt über die Osterferien vorgenommen einen LED Cube 
4x4x4 zu basteln. Läuft bisher alles super.

Jetzt bin ich jedoch an dem Punkt an dem eine ordentliche Platine her 
muss.
Im wesentlichen handelt es sich um einen Mega8 mit Außenbeschaltung, der 
per SPI-Bus zwei kaskadierte Schieberegister ansteuert. Die 
Schieberegister geben dann die gewollten Bit-Muster an die LEDs aus. 
Über die N-MOSFETS werden die einzelnen Ebenen durchgesteuert.

Ich wäre sehr dankbar, wenn mal jemand über Schaltplan und/oder Layout 
schauen könnte. Es ist nicht das erste Layout, das ich mache, jedoch das 
Erste dieser Größenordnung.

Was mir etwas sorgen macht sind die IC-Unterführungen am unteren Ende 
des Mega8... Lässt sich das noch von Hobby-Platinenherstellern 
produzieren, oder ist das schon zu nah beieinander?

Dann speziell das SCK Signal (habs mal gelb umrandet) des SPI-Busses: 
Ist die Führung ok? Dieser wird vermutlich später mit Clock/2 (ca. 7Mhz) 
getaktet. Ich kenn mich mir solch hochfrequenten Signalen überhaupt 
nicht aus... Ist die Führung so i.O. oder sind zuviele Knicke? Kann das 
Signal einfluss haben auf die angrenzenden?

Achja als Spannungsversorgung werde ich ein altes PC-Netzteil verwenden 
und die +5V direkt auf den LED-Cube (bzw. Ausgänge der Schieberegister) 
geben und die +12V mittels Linearregler als die Logikspannung verwenden.
Ist dies sinnvoll? Ich meine einmal gelesen zu haben, auf den 
Versorgungsleitungen befände sich mitunter recht hoher Jitter, weswegen 
ich auf Nummer sicher gehen wollte und den Linearregler verbaue. Oder 
ist das etwas Overkill? :D


Für jegliche Tipps, Vorschläge und Kritik bin ich dankbar!
Kann ja nur besser werden :)


Lg
Heiko

[MaWin (Gast)]

> Lässt sich das noch von Hobby-Platinenherstellern produzieren

Kannst DU es produzieren, wolltest du sagen, und hast Zweifel.
Mach es also grosszügiger. Wenn du die SCHRÄGEN Leiterbahnen
anders anschrägst, kannst du an beiden Rändern etwas Abstand
gewinnen, der zweite Zacken fehlt dann in der Leitung.


Wenn du die Masseflächen nicht so zulaufen lassen würdest,
siehst du, daß die lange dicke VCC Bahn eigentlich gar nicht
auf der Oberseite sein muß.

Auch wenn du die sinnlosen Masseklckse unter dem AVR entfernst,
ishst du, daß du mehr Platz für die Leiterbahnen hast.


AVCC an VCC anschliessen.

Wie viele Milliamperchen möchtest du aus den 75HC595 ziehen ?
Nicht vielleicht doch ordentliche Treiber nehmen (die nach
Masse ablieten) und PMOSFETs ?


> Ist dies sinnvoll?

Nein.

[Chr. M. (snowfly)]

Warum so kompliziert?
nen 4³ cube kann der mega8 doch mit 4 Transistoren alleine
oder willst du HighPower LEDs verwenden?
http://www.ledstyles.de/fpost201548.html#post201548

[Heiko B. (wolfsclaw)]

Ersteinmal vielen Dank für die Kritik. Ich habe versucht es 
weitmöglichst umzusetzen, allerdings habe ich immernoch Fragen.

>Kannst DU es produzieren, wolltest du sagen, [...]

Ich habe mir irrtümlich ausgedrückt, verzeihung. Jedoch möchte bzw. kann 
ich die Platine wirklich nicht selbst fertigen, da mir (noch) das 
erforderliche Equipment fehlt. Deswegen möchte ich es bei einer der 
Platinenhersteller der Kategorie besonderes günstig (siehe µC-Wiki) 
herstellen lassen. Da werde ich noch ein wenig das Forum nach 
Erfahrungsberichten durchforsten und und daran festmachen ob es so 
produzierbar ist. Das gehört allerdings nicht in diesen Thread.

> Wenn du die SCHRÄGEN Leiterbahnen
> anders anschrägst [...]

Könntest du darauf nochmal ein wenig eingehen? Ich versteh nicht genau 
wie du das meinst... ?

>Wenn du die Masseflächen nicht so zulaufen lassen würdest,
>siehst du, daß die lange dicke VCC Bahn eigentlich gar nicht
>auf der Oberseite sein muß.

Ich habe keine Lösung gefunden, wie ich die +5V Leitung anders legen 
könnte als via Drahtbrücke auf der Oberfläche. Die Drahtdicke hab ich 
etwas übertrieben dargestellt.

Ich habe jedoch mal ein Bild angehängt, das die Platine ohne Massefläche 
zeigt. Vielleicht kannst du mir anhand dessen zeigen, wie du das meinst 
mit "Massefläche nicht so zulaufen lassen".

>AVCC an VCC anschliessen.

AVCC hab ich an VCC angeschlossen und dafür die RESET Leitung mit einer 
Drahtbrücke unterbrochen.

>Wie viele Milliamperchen möchtest du aus den 75HC595 ziehen ?

Du hast recht :D Hab mich wohl damals verlesen als ich ins Datenblatt 
geschaut habe: Ich dachte die Ausgänge könnten insg. 200mA liefern - 
Tatsächlich sind es jedoch max. 20mA :-/
Macht pro LED 2,5mA, da sind selbst bei meinen ultrahellen LEDs zu 
wenig...

Gibt es soetwas wie FET-Arrays? Quasi 8 FETs in einem DIL-18 Gehäuse 
(o.ä.)?


>Warum so kompliziert?
Ich möchte später einen 8x8x8 Würfel bauen, und machen diesen sozusagen 
als Vorübung ;) Und bei einem 8x8x8 kommt man ohne Schieberegister nicht 
mehr klar...

Aber danke für diesen Link :) Die darin verlinkte Excel-Datei zur 
Bit-Muster Erstellung find ich klasse!

Lg

[Michael (Gast)]

Heiko B. schrieb:
> Gibt es soetwas wie FET-Arrays? Quasi 8 FETs in einem DIL-18 Gehäuse
> (o.ä.)?

Mit Schieberegister wird hier im Forum gerne der TPIC6B595 verwendet.

[Florian (Gast)]

Zum Layout:
Für die erste Platinenherstellung würde ich auch jedenfall noch die 
Leiterbahngrößen hochschrauben ... (>24 mil)
Außerdem sehe ich noch einige unnötige Vias ... Da bekommst du noch 
einige weg :)#
(Falls du die Vias doch nicht wegbekommst würde ich die größe von denen 
erhöhen)

Ich denke das die größe der Wiederstände (länge) zu klein ist ... mach 
die bitte länger

Quarz + 22pF näher ran ... Außerdem ist dein 100nF viel zu groß ... 
gibts in 2,54mm Rastermaß, dann kannste den ganz nah ran machen

Würde dir auch empfehlen, noch einen 100 uF Elko reinzubauen
Verpolungsschutz würde auch nicht schaden :)


Wenn du selber ätzt, würde ich noch die durchführungen unterm ISP 
wegmachen

Außerdem kannst du noch einige "Ecken" wegmachen

[Florian (Gast)]

Außerdem würde ich noch ein Massepolygon mit Isolate = >30 drüber 
ziehen, spart ätzmittel

[Heiko B. (wolfsclaw)]

>Mit Schieberegister wird hier im Forum gerne der TPIC6B595 verwendet.

Das ist ein interresantes Teil. Jedoch schwer beschaffbar... Ich habe 
nur Angebote bei Ebay (Aus China .. :-/ ) und bei hbe gefunden.

Wie sieht es eigetnlich aus mit Darlington-Arrays? Schalten diese nicht 
auch schnell genug, sodass es zu keinem Nachleuchten o.ä. kommt?

Konkret meine ich dieses Bauteil: TD62783AP, ist baugleich zu UDN2981 
und kann pro Kanal ~50mA liefern...

Im Datenblatt ist die Rede von ton= 0.15µs und toff=1.8µs. Lässt sich 
daraus die maximal mögliche Schaltfrequenz errechnen:

$$f_\text{max} = \frac{1}{(t_\text{on} + t_\text{off})}$$

@Florian:
Danke für die Tipps! :) Ich werde versuchen das alles umzusetzen

>Würde dir auch empfehlen, noch einen 100 uF Elko reinzubauen
Den Elko an VCC, oder wo meinst du genau? Denn an +12V habe ich schon 
einen mit 470uF.

>Verpolungsschutz würde auch nicht schaden :)
Bin ich mir nicht sicher ob ich das noch reinbau. Denn durch die 
geometrische Form des Steckers (Molex Netzteilstecker, wie im Computer) 
verhindert das Verpolen. Einzig und allein könnte m.M. ein 
Netzteildefekt für eine Verpolung sorgen...

> [... ] spart ätzmittel
Mach ich natürlich noch, nur kann man die Leiterbahnen, wie ich finde, 
ohne Massefläche leichter verfolgen.

[Chris (Gast)]

C3 direkt(!) an die Pins für Vcc und GND routen. Ebenso einen 100nF 
direkt an Avcc und GND auf der anderen Seite des µC. Zusätlich wären 
noch 100nF von AREF an GND eine gute Idee.

Falls Du nicht einen MAX232A verwendest sind dessen Kondensatoren zu 
klein gewählt.

Heiko B. schrieb:
> Das ist ein interresantes Teil. Jedoch schwer beschaffbar... Ich habe
> nur Angebote bei Ebay (Aus China .. :-/ ) und bei hbe gefunden.
Dafür kannst Du dich auch an eine Sammelbestellung bei Digikey oder 
Mouser dranhängen. Die finden hier gelegentlich statt. Einfach mal 
suchen bzw. die Augen aufhalten.