Moin, zu dem Thema wurden schon viele Fragen gestellt, aber eine genaue Antwort auf meine habe ich nicht gefunden. Wie ist das beste Vorgehen für den Entwurf zweilagiger Platinen bezüglich der Verteilung der Stromversorgungsleitungen? Ich kenne die Regeln 1. Masse zuerst, dann Versorgungsspannung (oder beides zusammen) und dann den Rest. 2. Eine Vorzugsrichtung in jeder Lage einhalten. Wie verbindet man diese Regeln jetzt miteinander bei einer (einzigen) Versorgungsspannung? 1. Masse und Versorgung unter Berücksichtigung der Vorzugsrichtung über beide Lagen routen, danach den Rest genauso. 2. Masse auf die eine Lage, Versorgung auf die andere und den Rest möglichst unter Berücksichtigung der Vorzugsrichtung auf den beiden Lagen verteilen. 3. Masse und Versorgung auf eine Lage, den Rest auf der anderen routen mit ausweichen auf die Versorgungsfläche, wenn nötig. Welches Vorgehen ist das Beste. Allgemein geht es grundsätzlich um das Layout, im Speziellen um Mikrocontrollerschaltungen ohne empfindlichen Analogteil.
Eine genaue Antwort kann ich da auch nicht geben, hier nur meine Gedanken dazu: Beachte die Vorzugsrichtung nicht nur für die Hinleitung des Stroms zur Senke, sondern denke auch an die Rückleitung. Hin- und Rückleitung sollten nebeneinander auf einer, oder direkt übereinander auf zwei Lagen geführt sein. Punkt 2 deiner zweiten Auflistung scheint das so zu meinen. Edit: nebeneinander natürlich auf einer Lage
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Dussel schrieb: > 1. Masse zuerst, dann Versorgungsspannung (oder beides zusammen) und > dann den Rest. Diese Regel ist Unsinn, weil man oft viel mehr Signale zu verlegen hat als Versorgungsleitungen. Man kann aber tricksen, wenn man die Versorgung erst mal wie ein paar Signale behandelt und dafür auch den Platz reserviert. Ist wie bei einer Klausur. Man löst erst mal die leichten Aufgaben und macht später die komplexeren. > 2. Eine Vorzugsrichtung in jeder Lage einhalten. Bei hoher Entflechtungsdichte, wenn einem das Ergebnis noch nicht so vor schwebt. Viel hängt auch von einer geschickten Platzierung der Bauteile ab. Zeichnet es sich ab, dass alle Verbindungen verlegt werden können, kann man die Vorzugsrichtung relativieren um VIAs zu sparen. Dussel schrieb: > Welches Vorgehen ist das Beste. Allgemein geht es grundsätzlich um das > Layout, im Speziellen um Mikrocontrollerschaltungen ohne empfindlichen > Analogteil. Wenn du dich nicht an die Hersteller-App hältst, wird auch der Digitalteil nicht zuverlässig funktionieren. Am besten du stellst dein Layout hier vor, dann kann man dir wertvolle Praxistipps geben und das ist besser als jedes Lehrbuch, dass nicht jeden Individualfall betrachten kann.
Inkognito schrieb: > Diese Regel ist Unsinn, weil man oft viel mehr Signale zu verlegen > hat als Versorgungsleitungen. Nur ein gut versorgter Baustein kann später mal seine Signale richtig ansteuern und auswerten. Was hilft es, wenn zwar alle Signale angeschlossen werden konnten, dann aber die Versorgung dermaßen wacklig dasteht, dass jeden Tag 2-3 mal ein eigenartiger Fehler passiert. Nach wie vor: zuerst ein ordentliches Versorgungskonzept. Und wenns dann stellenweise eng wird, kann man ja mal ein wenig vom Optimum abrücken. Oder mit dem Viaduchmesser und der Leiterbahnbreite an die Technikgrenze runter gehen. Und wenns dann tatsächlich nicht auf 2 Lagen passt: 4 Lagen nehmen. Das kostet nicht so viel mehr wie die Fehlersuche in einem instabilen Design...
Inkognito schrieb: > Ist wie bei einer Klausur. Man löst erst mal die > leichten Aufgaben und macht später die komplexeren. Nur dummerweise sind anders als bei einer Klausur diese Aufgaben nicht entkoppelt: sie müssen sich die selbe Leiterplatte teilen. Daher ist schon wichtig, zuerst zumindest das GND-Konzept ordentlich zu "bearbeiten", z.B. Trennung analog/digital, Trennung Signal/Leistung, Ableitwege für Störeinkopplungen. Das sollte man nicht am Schluss in das fast fertige Layout "hineinbasteln". Gruß Dietrich
Dussel schrieb: > 1. Masse und Versorgung unter Berücksichtigung der Vorzugsrichtung über > beide Lagen routen, danach den Rest genauso. Im Prinzip so, das ergibt die grösstmögliche Packungsdichte. Wenn 2. und 3. an einzelnen Stellen möglich sind, kann man das auch so tun weil es Durchkontaktierungen spart und daher eine bessere Versorgung liefert, aber wenn mnan sich durch 2. oder 3. es verbaut die Platine hinzubekommen, nützt die bessere Versorgung nichts. Wichtig ist, nicht so zu routen wie man es früher gemacht hat:
1 | +5V ------------+----------+----------+ |
2 | | | | |
3 | o o-+ o o-+ o o-+ |
4 | o o | o o | o o | |
5 | o o | o o | o o | |
6 | +-o o | +-o o | +-o o | |
7 | | | | | | | |
8 | | o o-+ | o o-+ | o o-+ |
9 | | o o | | o o | | o o | |
10 | | o o | | o o | | o o | |
11 | +-o o | +-o o | +-o o | |
12 | | | | | | | |
13 | | o o-+ | o o-+ | o o-+ |
14 | | o o | o o | o o |
15 | | o o | o o | o o |
16 | +-o o +-o o +-o o |
17 | | | | |
18 | GND ---+----------+----------+ |
sondern so
1 | o o o o o o o o o o o o |
2 | +---+----------+----------+ |
3 | | +-------+----------+----------+ |
4 | | | o o o o o o o o o o o o |
5 | | | |
6 | | | o o o o o o o o o o o o |
7 | GND --+-(-+----------+----------+ |
8 | +5V ----+-------+----------+----------+ |
9 | | | o o o o o o o o o o o o |
10 | | | |
11 | | | o o o o o o o o o o o o |
12 | +-(-+----------+----------+ |
13 | +-------+----------+----------+ |
14 | o o o o o o o o o o o o |
weil die vom Stromkreis eingechlossene Fläche viel kleiner ist und die Stützkondenstaoren sich besser montieren lassen.
Inkognito schrieb: > Ist wie bei einer Klausur. Man löst erst mal die > leichten Aufgaben und macht später die komplexeren. Das ist nicht nur Feigheit vor dem Feind, das funktioniert auch nicht. Die kritischen Teile kommen immer zuerst dran, es nützt ja überhaupt nichts, wenn man alles einfache geroutet hat und dann schwierige Routen nicht mehr unterbringt, bzw. die einfachen erstmal alle wieder verlegen muss. Im Gegensatz zu einer Klausur geht es auch nicht um die Anzahl von Punkten für einzelne Teile der Aufgabe, sondern es gilt ganz oder garnicht. Dem Kunden ist es herzlich egal, ob du 60 oder 80% routen konntest, nur ein komplett fertiges Layout zählt. VCC und GND haben auch elektrisch immer Vorrang. Man muss sie nicht unbedingt zuerst routen, es genügt auch, wenn man sich die Wege dafür freihält, aber dazu muss man halt das Layout im wesentlichen im Kopf haben. Kann man das ist das sehr effektiv (ist überhaupt von Vorteil). Georg
Georg schrieb: > nur ein komplett fertiges Layout zählt. Und eine fertig bearbeitete Klausur nicht? Beides ist das Ziel. Georg schrieb: > wenn man sich die Wege dafür > freihält Im Prinzip hab ich ja nichts anderes geschrieben. MaWin schrieb: > Im Prinzip so, das ergibt die grösstmögliche Packungsdichte. Das Zeitalter der IC-Gräber ist aber glücklicherweise vorbei, da das immer seltener wird.
Zuerst mal, wie immer, natürlich vielen Dank für die Antworten. Meister E. schrieb: > Beachte die Vorzugsrichtung nicht nur für die Hinleitung des Stroms zur > Senke, sondern denke auch an die Rückleitung. Danke, daran habe ich gar nicht gedacht. Inkognito schrieb: > Ist wie bei einer Klausur. Man löst erst mal die > leichten Aufgaben und macht später die komplexeren. Hmm… Masse- und Versorgungsleitungen sind doch wohl eher Name und Matrikelnummer. Wenn man am Ende feststellt, dass man das vergessen hat oder man dafür keinen Platz mehr hat, wäre das doch wohl eher ungünstig. Inkognito schrieb: > Zeichnet es sich ab, dass alle Verbindungen verlegt werden > können, kann man die Vorzugsrichtung relativieren um VIAs zu > sparen. Es geht erstmal um den groben Entwurf. Verbesserungen kommen dann zum Schluss. Inkognito schrieb: > Am besten du stellst dein Layout hier vor Das Layout gibt es noch nicht. In der Elektronik ist das Routen meine ungeliebteste Aufgabe, deshalb frage ich nach dem besten Vorgehen, bevor ich anfange. Das ist meiner Meinung nach besser, als dass ich mir großem Aufwand ein Layout mache und am Ende heißt es 'Schlecht. Mach nochmal neu nach anderen Grundsätzen'. :-) Lothar M. schrieb: > 4 Lagen nehmen. Das kostet nicht so viel mehr wie die > Fehlersuche in einem instabilen Design... Das Projekt, um das es aktuell geht, ist ein Hobbyprojekt. Zumindest die Arbeitszeit für die Fehlersuche kostet also nichts. Eine vierlagige Platine kostet dagegen ein Drittel und eine kostenpflichtige Eagleversion mehr ;-) KiCAD kenne ich, aber darauf habe ich im Moment keine Lust :-) Die Platine sollte zweilagig locker machbar sein. MaWin schrieb: > Dussel schrieb: >> 1. Masse und Versorgung unter Berücksichtigung der Vorzugsrichtung über >> beide Lagen routen, danach den Rest genauso. > > Im Prinzip so, das ergibt die grösstmögliche Packungsdichte. Das heißt, Vias in den Versorgungsleitungen sind nicht so kritisch? Inkognito schrieb: > Georg schrieb: >> wenn man sich die Wege dafür >> freihält > > Im Prinzip hab ich ja nichts anderes geschrieben. Bei mir besteht da die Gefahr, dass ich das dann doch vergesse und den Platz mit anderen Bahnen belege. Deshalb route ich lieber erstmal, so dass ich sehe, dass der Platz besetzt ist. Einzelne Stellen kann man später immer noch etwas umrouten.
MaWin schrieb: > Wichtig ist, nicht so zu routen wie man es früher gemacht hat: Das ist aber m.M.n. schon so ein wackliger Fall, mit dieser Kamm-Technik von früher. Viel, viel wichtiger [...] als das Routen ist das Platzieren der Bauteile. Es kann zum Beispiel völlig legitim sein, einen Haufen Bausteine mit so einem GND/VCC-Kamm zu versorgen, wenn man an die Entkoppelung denkt (Abblock-Kondensatoren, Stromaufnahme der Baustein...), denn dann fließt da im Idealfall nur noch ein bisschen berippelter Gleichstrom durch den Kamm. Ist jetzt halt so ein Extrembeispiel. Aber trotzdem halte ich die Platzierung für (ge)wichtiger. Aus einer vernünftig aufgeräumten Platzierung ergibt sich oft auch schon ein "gutes" Layout. Klingt zwar blöd, aber hier gilt oft wirklich: Was schön aussieht, funktioniert auch gut.
Zu den oben geposteten Schemata wie man GND und Power verteilen kann:
Man kann auch ein "Grid" mit beiden Signalen machen und hat immer noch
Platz, nahezu beliebig viele Signale nach Vorzugsrichtung durchzurouten.
o o o o o o o o o o o o
+---+-------+---+-------+---+
| +-------+-)-+-------+-)-+-------+
| | o o o o | | o o o o | | o o o o
| | | | | |
| | o o o o | | o o o o | | o o o o
GND --+-(-+-------+-)-+-------+-)-+
+5V ----+-------+-)-+-------+-|-+-------+
| | o o o o | | o o o o | | o o o o
| | | | | |
| | o o o o | | o o o o | | o o o o
+-(-+-------+-)-+-------+-)-+
+-------+---+-------+---+-------+
o o o o o o o o o o o o
Ich persönlich mach das nicht so, ich hab nie so viele ICs dass sich so
ein regelmäßiges Muster anbietet. Ich versuche immer nur, die Löcher
bzw. Unterbrechungen in beiden Signalen so klein wie möglich zu machen.
GND ist mir dabei geringfügig wichtiger, VCC stütze immer nahe am IC
gegen GND ab.
Inkognito schrieb: > Und eine fertig bearbeitete Klausur nicht? Beides ist das Ziel. Für eine Klausur kannst du 70 von 100 Punkten kriegen, das ist u.U. nicht mal schlecht. Für ein ungelöstes Layout kriegst du garnichts, jedenfalls nicht als Zulieferer. Als Zeichenknecht in der Firma ist das was anderes, aber da hat dein Chef von was unfertigem auch überhaupt nichts, und er wird dich kaum dafür belobigen, dass du das Layout zu 70% geroutet hast. Nicht mal für 98%. Georg
Dussel schrieb: > In der Elektronik ist das Routen meine > ungeliebteste Aufgabe, schade eigentlich. Ich finde das entspannend. Und es macht auch Spass, wenn aus dem Ratsnest nach und nach ein schönes Layout wird.
bei der Arbeit schrieb: > Man kann auch ein "Grid" mit beiden Signalen machen NEIN, das gibt 4 Loopantennen, besonders gut geeignet um EMV Störungen auszusenden oder einzufangen. Dussel schrieb: > Das heißt, Vias in den Versorgungsleitungen sind nicht so kritisch? Nicht sooo schlimm. Natürlich schadet es auch nichts, sie zu vermeiden, wo es einfach möglich ist. Aber schlimmer ist es, mit der Masseleitung einmal um die Leiterplatte zu gehen, weil man anders nicht mehr hinkommt. Ein VIA hat ca. 1mOhm und leitet 1A. Nase schrieb: > Es kann zum Beispiel völlig legitim sein, einen Haufen Bausteine mit so > einem GND/VCC-Kamm zu versorgen, wenn man an die Entkoppelung denkt > (Abblock-Kondensatoren, Stromaufnahme der Baustein...), denn dann fließt > da im Idealfall nur noch ein bisschen berippelter Gleichstrom durch den > Kamm. Alles, was irgendwie funktioniert und ELV einhält, ist legitim, aber glasklar ist, daß der Kamm erheblich mehr Störungen aussendet und einfängt, als die Parallelführung.
MaWin schrieb: > Ein VIA hat ca. 1mOhm und leitet 1A. Wie kommst du denn auf die Faustformel? Ohne Angabe von Lochdurchmesser und Schichtstärke ist so eine Definition einfach nicht Aussagekräftig. MaWin schrieb: > Alles, was irgendwie funktioniert und ELV einhält, ist legitim, aber > glasklar ist, daß der Kamm erheblich mehr Störungen aussendet und > einfängt, als die Parallelführung. ELV ist ein Fachzeitschrift. Du meinst sicher EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit). MaWin schrieb: > NEIN, das gibt 4 Loopantennen, besonders gut geeignet um EMV Störungen > auszusenden oder einzufangen. Für mich sind das sogar 8 Loops(4 x VSS und 4 x GND). Aber recht hast du.
Tilo R. schrieb: > Dussel schrieb: >> In der Elektronik ist das Routen meine >> ungeliebteste Aufgabe, > > schade eigentlich. Ich finde das entspannend. > Und es macht auch Spass, wenn aus dem Ratsnest nach und nach ein schönes > Layout wird. Und man dann am Ende eine Luftlinie hat, die fünf Leiterbahnen überschneidet und irgendwo endet, wo kein Platz für ein Via oder eine Brücke ist… Ich bin wahrscheinlich auch zu perfektionistisch dafür. Dadurch dauert es ewig und macht keinen Spaß mehr :-/ MaWin schrieb: > Dussel schrieb: >> Das heißt, Vias in den Versorgungsleitungen sind nicht so kritisch? > > Nicht sooo schlimm. Natürlich schadet es auch nichts, sie zu vermeiden, > wo es einfach möglich ist. Aber schlimmer ist es, mit der Masseleitung > einmal um die Leiterplatte zu gehen, weil man anders nicht mehr > hinkommt. Gut. Bei meinen bisherigen einseitigen Platinen habe ich die zweite Lage immer für Drahtbrücken missbraucht, deshalb hatte ich eine Viaphobie bei Versorgungsleitungen. MaWin schrieb: > Alles, was irgendwie funktioniert und ELV einhält Bei ELV wollte ich auch noch bestellen. ;-)
Mal so zwischendurch: Atmel hat es wohl nicht so mit der Platzierung der Pins. Beim ATmega8 in DIP die gegenüberliegenden Versorgungspins, so dass sich die Leiterbahnen unter dem Chip kreuzen müssten und beim ATmega48 in TQFP zwischen den Oszillatorpins und den Massepin noch ein VCC-Pin, der schön die saubere Rückführung der Masse stört…
MaWin schrieb: > glasklar ist, daß der Kamm erheblich mehr Störungen aussendet und > einfängt, als die Parallelführung. So glasklar ist das garnicht, und es ist vorallem relativ. Wenn der Kram vernünftig aufgestellt ist, dann liegt der Wechselstromanteil möglicherweise schnell in der Größenordnung der Signale selbst. Dann bekommt der Kamm schnell philosophische Züge. Natürlich hat der Kamm mehr Störpotential, ist ja prinzipbedingt schon so. Aber im Verhältnis zu den Anforderungen und dem Rest der Schaltung betrachtet kann "mehr als Parallelführung" auch schonmal vernachlässigbar wenig sein.
Dussel schrieb: > Gut. Bei meinen bisherigen einseitigen Platinen habe ich die zweite Lage > immer für Drahtbrücken missbraucht, deshalb hatte ich eine Viaphobie bei > Versorgungsleitungen. Wo ist dein Problem? Mach es irgendwie und du wirst sehen, das es geht.
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