Atmega2560 Layout in Ordnung? [Archiv]

xythobuz

28.04.2011, 15:48

Hallo zusammen.
Ich wollte die Möglichkeit nutzen und fragen, ob jemand hier im Board mal einen Blick über den Schaltplan werfen könnte. Gibt eigentlich nicht viel falsch zu machen, aber kann ja nich schaden. :)
Ausserdem bräuchte ich das Eagle Script für die Euro Platine nach RN-Definitionen. Ich habe im Downloadbereich leider nichts gefunden, im Wiki ist auch kein Link. Im PDF mit den Steckerbelegungen wird es aber erwähnt.
Ausserdem lasse ich gerade eine Platine mit Bluetooth (BTM-222) nach RN-Definitionen fertigen. Besteht Interesse, und kann ich das hier veröffentlichen?

Mit freundlichen Grüßen,
xythobuz

TobiKa

28.04.2011, 17:05

Hi

Habe nur einen sehr kurzen Blick drauf geworfen und soweit nichts gefunden.

Du solltest dem 7805 noch eine Rückfluss-Diode verpassen, damit im Fall der Fälle nicht deine komplette Schaltung abraucht!
Oder du machst es gleich richtig, schmeisst den 7805 raus und baust nen Schaltregler ein.

Besserwessi

28.04.2011, 18:44

Nur für einen µC lohnt sich ein Schaltregler eher nicht. Wenn man 12 V hat, ist der 7805 auch OK. Die extra Diode am Regler ist ab eine gute Idee. Je nach Netzteil ggf. auch noch eine als Schutz gegen Verpolung.

Den Anschluss AGND muss man auch noch anschließen in aller Regel mit an GND.

xythobuz

28.04.2011, 23:41

Oh, AGND hab ich ganz vergessen.
Eigentlich sollte nur der 7805 auch 2 Servos, LCD und ein paar andere Sensoren versorgen. Sollte ich da dann doch besser einen Schaltregler verwenden? Oder reicht der 7805 mit nem ordentlichen Kühlkörper?
Wenn in Zukunft auch weitere Geräte betrieben werden sollen, wäre ein Schaltregler vllt. nicht schlecht.

*Edit*
So, im Anhang nochmal der aktuelle Schaltplan. Diesmal mit Schaltregler. Ausserdem habe ich den RN-Bus entfernt. Der hat mir das Layout-Leben schwer gemacht, wirklich brauchen tu ich ihn auch nicht... Jetzt bekomm ich das Layout auch hoffentlich auf eine Halb-Europlatine.

MfG,
xythobuz

Hubert.G

29.04.2011, 10:18

Wenn du Störungen weitgehend vermeiden willst, dann mach für Kontroller und Verbraucher (Servos) getrennete Spannungsregler.
Ob du Linearregler oder Schaltregler verwendest, hängt davon ab wie viel Leistung du in Wärme umsetzten willst, Batterie- oder Netzbetrieb.
Bei Servos musst du rechnen das diese, wenn sie unter Last anlaufen, schnell mal 500mA oder mehr brauchen.
Wenn dann die Versorgungsspannung kurz einknickt kommt es schnell zu unerklärlichen Störungen.

xythobuz

29.04.2011, 11:58

Okay, gut zu Wissen. Da das ganze auf meinem Roboter mit Akkus betrieben werden soll, würden sich Schaltregler aufgrund des Wirkungsgrades wohl besser eignen.

Dann werde ich aber eine eigene Platine mit der Stromversorgung aufbauen, und nicht alles bei meinem Controller mit rauf packen.

Dann mach ich mich jetzt mal ans Layout, scheint ja sonst soweit in Ordnung zu sein.
Vielen Dank!

xythobuz

13.05.2011, 17:14

Hallo zusammen.
Da ich diesem Thread einen (ursprünglich) unpassenden Namen gegeben habe, eröffne ich nun keinen neuen.
Das Layout zum Schaltplan von oben habe ich nun hier angehängt, als brd, pdf und png in einer zip.
Dies ist mein erstes Layout, welches ich nicht selbst ätze, sondern bestelle. Als Lieferant habe ich mir Fischer (http://www.fischer-leiterplatten.de/) ausgesucht. Deren Design-Rules habe ich auch beim Layouten verwendet. Da ich aber kein Geld für eine fehlerhafte Leiterplatte zahlen möchte würde ich mich freuen, wenn jemand einen Blick darauf werfen kann.
Ich bin unsicher ob die Massefläche (Top) und die VCC-Fläche (Bottom) so in Ordnung sind, oder ob die Verbindungen zwischen den einzelnen Segmenten unzureichend sind.
Ausserdem bin ich mir nicht sicher, ob die vier 100nF Abblock-Kondensatoren an den 4 Seiten des AtMega so funktionieren, da sie nicht direkt mit den Pins des µCs verbunden sind, sondern mit den Masse- und VCC-Flächen daneben. Das große (hässliche ;-) ) Bauteil unten rechts ist eine Spule (http://www.reichelt.de/Power-Induktivitaeten-SMD/L-PISR-330-/index.html?ACTION=3&GROUPID=3709&ARTICLE=73073&SHOW=1&START=0&OFFSET=16&;PROVID=2402). Damit komme ich zu meiner nächsten Frage: Ist der Schaltregler in Ordnung? Auf einem Steckbrett hat die Schaltung so funktioniert.

Mit freundlichen Grüßen,
xythobuz

BMS

13.05.2011, 17:41

Hallo,
für meinen Geschmack sind die Abstände der Leiterbahnen zu den Flächen sehr knapp bemessen, vielleicht kannst du das noch etwas vergrößern, bietet dann auch mehr Sicherheit bzgl. ungewollter Verbindungen usw.
Für die 4 Kondensatoren fällt mir noch keine bessere Lösung ein. Dadurch dass so viele Leitungen vom Atmega wegführen, geht es dort eben eng zu.
Grüße,
Bernhard

xythobuz

13.05.2011, 17:53

Hallo,
im Moment habe ich als Abstand zu den Flächen 0,15mm, was der Angabe zum Leiterbahnabstand vom Hersteller entspricht. Was würdest du empfehlen? 0,5mm vielleicht? Und der Mindestabstand zwischen 2 Leiterbahnen beträgt im Moment auch 0,15mm. Sollte der ebenfalls größer werden?

Vielen Dank für deine Hilfe,
Thomas

BMS

13.05.2011, 18:19

Hallo,
die Angabe des Leiterbahnabstandes des Herstellers ist wohl die, wo er gerade noch fertigen kann. Ich würde das nicht unbedingt komplett ausreizen, lieber etwas großzügiger sein und größere Abstände und Leiterbahnbreiten verwenden soweit das möglich ist. Lieber immer im Hinterkopf behalten, dass man das noch Bestücken und Löten muss.
Kannst ja mal 0,5mm probieren und sehen wie's aussieht.
Und immer ein Backup parat haben, falls man nochmal zurück möchte... ;)

Ich sehe durchaus ein, dass es am Prozessor eng wird und es dort kaum eine andere Möglichkeit gibt.

Durch zu feine Strukturen kann es eventuell Probleme beim Ätzen geben. Falls es größere Flächen gibt, die die Säure wegfressen muss und dafür länger braucht, kann es sein, dass die feinen Strukturen dann schon unterätzt wurden (zu viel weggeätzt).

Grüße,
Bernhard

PICture

13.05.2011, 18:19

Hallo!

Es muss eigentlich nix unnötig geändert werden. Zum Überprüfen der Abstände und Leiterbahnenbreiten reichen praktisch folgende Faustregeln: 1 mm/ KV und 1 mm/A. :)

Hubert.G

13.05.2011, 18:29

VCC als Bottom-Poygon halte ich für sehr gefährlich.
Spule, Diode und Elko sollten so nahe wie möglich am Regler sein, 100n am Ausgang der Spule.
Wenn du schon keine eigene Regelung für die Servos vorsiehst, dann solltest du zumindest bei den Steckern 100n und eventuell einen Elko vorsehen.

Besserwessi

13.05.2011, 18:40

Die Anbindung des Quarzes ist nicht so wie sie sein sollte. Die Leitung zu den Kondensatoren sollte relativ direkt zurück zur Masse der µC, nicht erst über 2 Durchführungen und eine dünne Leitung über die dann ggf. auch noch anderer Strom fließt. Die Masseflächen sind ziehmlich stark zerteil. Es wird wahrscheinlich schon noch funktionieren, aber gut ist es nicht.

Wenn man schon das IC in SMD hat, könnte man die Abblock-kondensatoren auch in Größe 0603 nehmen - das läßt sich immer noch deutlich besser löten als das IC.

Die Massefläche ist sehr zerteilt - von einer Massefläche kann man da kaum noch sprechen. Wenn man schon Leitungen als Brücken von einem Teil zum anderen braucht, sollte die Leitung kurz und breit (z.B. über 1 mm) sein. Beim Schaltregler sollte man die Masse usw. besser vom Rest trennen. So dass man definierte Übergabepunkte zwischen dem Regler und der Schaltung hat, einfach den Rest mit einer "Massefläche" zu füllen ist da keine Lösung. Gegen Funkstörungen sollte auch noch mal direkt an Stecker der Versorgung ein Kondensator sein.

xythobuz

13.05.2011, 20:23

VCC als Bottom-Poygon halte ich für sehr gefährlich.
Warum?

Wenn du schon keine eigene Regelung für die Servos vorsiehst, dann solltest du zumindest bei den Steckern 100n und eventuell einen Elko vorsehen.
Okay, danke!

Die Anbindung des Quarzes ist nicht so wie sie sein sollte. Die Leitung zu den Kondensatoren sollte relativ direkt zurück zur Masse der µC, nicht erst über 2 Durchführungen und eine dünne Leitung über die dann ggf. auch noch anderer Strom fließt. Die Masseflächen sind ziehmlich stark zerteil. Es wird wahrscheinlich schon noch funktionieren, aber gut ist es nicht.
Das werde ich ändern...

Wenn man schon das IC in SMD hat, könnte man die Abblock-kondensatoren auch in Größe 0603 nehmen - das läßt sich immer noch deutlich besser löten als das IC.
Die Massefläche ist sehr zerteilt - von einer Massefläche kann man da kaum noch sprechen. Wenn man schon Leitungen als Brücken von einem Teil zum anderen braucht, sollte die Leitung kurz und breit (z.B. über 1 mm) sein. Beim Schaltregler sollte man die Masse usw. besser vom Rest trennen. So dass man definierte Übergabepunkte zwischen dem Regler und der Schaltung hat, einfach den Rest mit einer "Massefläche" zu füllen ist da keine Lösung. Gegen Funkstörungen sollte auch noch mal direkt an Stecker der Versorgung ein Kondensator sein.
Gut, vielen Dank an alle für die vielen Hinweise. Ich werd mich dann nochmal dranmachen und das Layout überarbeiten.

Mit freundlichen Grüßen,
Thomas

steveLB

13.05.2011, 21:28

xythobuz

13.05.2011, 22:48

Die Ausrichtung der 2x5 Buchsen wurde ich überall gleich machen, z.B.alle Nasen sollen nach außen schauen, sonst musst bei Portwechsel immer drehen.
Bei Eval-Boards würd ich bevor ich eins mache , überlegen ob ein gekauftes nicht sogar günstiger ist als ein eigenes zu machen.
Ja, sollte ich wohl machen. Ich hab sie beim ersten Versuch einfach so angeordnet, dass die Leiterbahnen möglichst ohne Kreuzung gelegt werden können, aber die richtige Richtung ist wohl wichtiger.
Ein Evaluation Board in dem Sinne ist es ja garnicht. Mein Roboter existiert ja schon, aber ist im Moment (fast) komplett aus DIP-Bauteilen auf Lochraster aufgebaut. Das soll sich hiermit ändern. :-)

Gruß,
Thomas

PICture

14.05.2011, 13:31

Hallo!

Auf deiner Stelle, würde ich die Äusrichtung der Buchsen nicht ändern, es sei denn, dass du dich an Normen halten bzw. oft umstecken müsstest . ;)

Ich habe vergessen zu sagen, dass der Innendurchmesser von Durchkontaktierungen, soll min. 1/3 der entsprechenden durchgehenden Leiterbahnenbreiten sein (Faustregel).

xythobuz

21.05.2011, 22:58

Hallo miteinander.
Ich habe das Layout nochmal, mit allen Anregungen im Hinterkopf, überarbeitet.
Leider ist aus der Massefläche wieder ein haufen Flächen geworden, dennoch ist die Anbindung des Quarzes, soweit ich das beurteilen kann, nun besser als vorher.
Auch macht mir die Anbindung des Schaltregler Ausgangs an die VCC Leiterbahn des µC sorgen, ich wusste mir aber nicht besser zu helfen.

Deshalb hoffe ich erneut auf eure freundliche Unterstützung... :cool:
Da die Dateien zu groß für den Anhang sind:

Top Layer (PNG) (http://www.xythobuz.org/layout/Top.png)
Bottom Layer (PNG) (http://www.xythobuz.org/layout/Bottom.png)
Beide Layer (PNG) (http://www.xythobuz.org/layout/Controller.png)
BRD Datei (http://www.xythobuz.org/layout/Controller.brd)

Mit freundlichen Grüßen,
Thomas

steveLB

22.05.2011, 11:02

hätte es sich nicht gelohnt die ISP Buchse und die I2C Buchse auszutauschen, so hättest weniger Überkreuzungen von Bahnen, desweiteren machst du mit 3 Leitungen brücken über 2 Leitungen, besser wäre es mit 2 Leitungen Brücken über 3 Leitungen zu machen, sparst dir somit schon ne Brücke ( sichtbar am Beispiel mit den zwei I2C Zuleitungen die unter den 3 Leitungen der ISP laufen. Benutzt du den Autorouter ?
Auch die Leitungen zum ADC, da machst du sieben Brücken nur um nicht über zwei Leitungen zu gehen (du hättest sie rot vom Mega ziehen können, dann blau um die Reihenfolge zu ändern, so wie du es gemacht hast, aber danach nicht mehr wieder auf rot wechseln, sondern auf blau bis zu den Buchsen ziehen, und die zwei blauen Leitungen im Weg auf rot wechseln, vor allem da eine vone denen eh kurzzeitig auf dem roten Layer ist)
Die ganzen Kondensatoren unter dem Chip , ist gut gemeint, aber haben kaum Wirkung, denn der Strom (GND und die + Leitung )soll immer zuerst in den Kondensator und danach erst in den Atmel oder Verbraucher. Bei dir ist die Durchkontaktierung genau zwischen Kondensator und Atmel, da geht der Strom ohne die Wirkung des Kondensators zu spüren direkt in den Atmel, somit reduzierst du schon mal dessen Wirkung. Die Kondensatoren hätten alle Platz oben, und den Platz unter dem Atmel hättest nutzen können um Leitungen auf den anderen Layer zu bringen und/oder eine bessere durchgängigere GND-Fläche zu erzielen.
Ein weitere Vorteil wenn die Kondensatoren oben sind, dass man nur von einer Seite bestückt bzw. nur auf einer Seite Bauteile sind.

[edit] seh ich richtig, die einzige GND verbindung zwischen Schaltregler Schaltkreis und dem Rest ist die dünne Verbindung unter C10 die auf pin 9 der PX buchse geht, ist das so gewollt ?
Sind nur Tips :)

xythobuz

22.05.2011, 11:43

hätte es sich nicht gelohnt die ISP Buchse und die I2C Buchse auszutauschen, so hättest weniger Überkreuzungen von Bahnen, desweiteren machst du mit 3 Leitungen brücken über 2 Leitungen, besser wäre es mit 2 Leitungen Brücken über 3 Leitungen zu machen, sparst dir somit schon ne Brücke.
Ja, jetzt wo du es sagst... Werd ich noch machen.

Benutzt du den Autorouter ?
Nein.

Auch die Leitungen zum ADC, da machst du sieben Brücken nur um nicht über zwei Leitungen zu gehen
Ja, jetzt wo du es sagst... Wird geändert.

Die ganzen Kondensatoren unter dem Chip , ist gut gemeint, aber haben kaum Wirkung...
Okay. Mir wurde das so empfohlen, allerdings würden sie mir auf der Oberseite auch besser gefallen. Wird geändert.

seh ich richtig, die einzige GND verbindung zwischen Schaltregler Schaltkreis und dem Rest ist die dünne Verbindung unter C10 die auf pin 9 der PX buchse geht, ist das so gewollt ?
Ja, das siehst du leider richtig, und das ist so eigentlich auch nicht gewollt. Mir ist aber nichts Intelligenteres eingefallen. Zuerst wollte ich alle VCC Leitungen der Bauteile direkt am Regler zusammenkommen lassen. Leider hat da der Platz nicht gereicht, dann hab ich es so gemacht wie jetzt.
Wie wird das mit der Stromversorgung denn am besten gelöst?

Sind nur Tips
Find ich super, vielen Dank!

Mit freundlichen Grüßen,
Thomas

steveLB

22.05.2011, 12:10

Klingt hart , aber ich würds nochmal machen, also alles Rib Up und von neuem. An deinem alten Board kannst dich zwar orientieren, aber Leitungen komplett neu machen. Blauer Layer als GND Fläche nutzen. d.h. so lange wie möglich auf dem roten Layer bleiben. Wenn du "Nähen" musst, also Layer wechseln, dann nur kurz auf dem blauen Layer routen und dann schnell wieder zurück, wenn es dabei geht, so wenig wie möglich "nähen". Du hast Leitungen da wechselt du bis zu 6 mal den Layer.
Je weniger du auf blau routest, desto durchgängiger die GND-Fläche.
Das Problem mit der GND des Schaltreglers und dem GND des restlichen Schaltkreises kannst du so lösen, indem du zwar ein großes Polygon für die ganze Platte machst, aber es geziehlt an einer Stelle so verängst das eine Art Rohr mit 2-3 mm Dicke entsteht, dieses Rohr ist dann der Übergabepukt. Sieht dann so aus als ob zwei große Kisten mit einem Draht verbunden wären. Als Abstand zwischen den Flächen kannst dann so 0,2 mm wählen.
Um eine geschicktere Leiterbahnführung zu haben, lohnt es sich manchmal sogar im Schaltplan die Verbindungen zu ändern, vielleicht bringt das bei dir auch was, denn Software ist eher änderbar und da ist es z.B. wurscht ob an pin C3 oder an Pin D5 die Led zum blinken hängt.

xythobuz

22.05.2011, 18:11

So, ich hab das Layout noch einmal neu gemacht. Wie üblich:
Top Layer (PNG) (http://www.xythobuz.org/layout/Top2.png)
Bottom Layer (PNG) (http://www.xythobuz.org/layout/Bottom2.png)
Gesamt (PNG) (http://www.xythobuz.org/layout/Controller2.png)
BRD (http://www.xythobuz.org/layout/Controller2.brd)

Ich habe natürlich versucht, alle Hinweise zu beachten. Den Bottom Layer habe ich so sparsam wie möglich verwendet. VCC vom Schaltregler ist m.M.n. nun auch besser verlegt. Was meint ihr? Hab ich (endlich) was passables hervorgebracht? :)

Gruß, Thomas

steveLB

22.05.2011, 20:25

Ist besser/aufgeräumter als die vorherige Version, ein bessere GND Fläche als davor, beim GND musst dir so vorstellen, das GND kommt meist aus einem Stecker aufs Board und es möchte so schnell wie möglich und ohne Umwege zu allen Punkten fließen die GND brauchen, wenn du dabei eine kreuzende Bahn so umlegen kannst das sie das nicht stört oder parallel mit der Flußrichtung liegt dann ist es ok. Die blauen Leitungen zwischen Quarz und I2C Stecker könnten noch etwas Luft vertragen um GND fließen zu lassen.
Sonst, weiter so :)

xythobuz

22.05.2011, 20:40

Die blauen Leitungen zwischen Quarz und I2C Stecker könnten noch etwas Luft vertragen
Done!
Wenn jetzt niemand mehr grobe Fehler findet geht das Layout demnächst zum Hersteller...

Hubert.G

22.05.2011, 22:52

Mit einer gemeinsamen Stromversorgung, µC und Servo bin ich nicht einverstanden. Speziell in deinem Fall, in dem die dünne Stromversorgungsleitung zum Servostecker durch den µC läuft. Das habe ich aber schon mal angemerkt.
Verfolge auch mal die GND-Leitung vom Spannungseingang bis sie zum ersten mal auf die blaue Massefläche trifft.
Ich mache Spannungsversorgungsleitungen immer so breit wie es sich einrichten lässt.

xythobuz

22.05.2011, 22:57

Mit einer gemeinsamen Stromversorgung, µC und Servo bin ich nicht einverstanden. Speziell in deinem Fall, in dem die dünne Stromversorgungsleitung zum Servostecker durch den µC läuft. Das habe ich aber schon mal angemerkt.
Der Servo hat allerdings keine Nennenswerte Last, auf ihm ist nur ein Distanzsensor montiert. Denkst du ich sollte seine Versorgung trotzdem getrennt machen?

Verfolge auch mal die GND-Leitung vom Spannungseingang bis sie zum ersten mal auf die blaue Massefläche trifft.
Ich ging in der Annahme das die GND-Leitung erst nach den 2 Kondensatoren am Schaltregler-Ausgang auf die GND-Fläche gelegt werden sollte. Soll ich sie schon oben am Stecker auf die Fläche legen?

Ich mache Spannungsversorgungsleitungen immer so breit wie es sich einrichten lässt.
Ich versuch es.

Gruß,
Thomas