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Author Topic: ¿El diseño de la PCB es correcto?  (Read 4594 times)
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Acabo de acabar el PCB de un clock con un 555 con todos los componentes SMD. Para ello he seguido el tutorial de
 con algunas modificaciones del circuito. En la PCB he creado un plano de GND y uno de VCC. Si todo está correcto quiero mandarlo a fabricar a algún sitio similar a Fusión PCB, pero eso será otro tema ya que primero quiero saber si hay algo mejorable o mal y si esa PCB son capaces de fabricarla en los sitios similares a Fusión PCB.

Os dejo el esquema y el pcb en Eagle 6.2, tener en cuenta que es la primera vez que me pongo con componentes SMD y que hagos planos de GND y Vcc.


* Clock 555 SMD.rar (312.94 KB - downloaded 32 times.)
« Last Edit: August 06, 2012, 10:03:18 am by ionhs » Logged

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Hola ionhs pues la verdad es que te ha quedado una placa muy apañada. Si además es el primer PCB que diseñas SMD digamos que te ha quedado muy bien. Por lo menos mucho, mucho mejor que mi primer PCB.

Algunos comentarios sobre el layout que has publicado y sin revisar si es correcto el esquemático:
- en primer lugar, no me olvidaría de poner un desacoplo cerca Vcc del 555.
- personalmente, en los PCBs de doble cara suelo usar planos de tierra en ambas caras. El valor añadido que te da tener un plano Vcc en el circuito que has publicado es nulo. Para este circuito yo hubiese hecho 2 planos de tierra y pequeñas vias para conectar ambas capas y tener una integridad mejor del plano de tierra.
- cosas que nunca me han gustado y quedan muy amateur - ningún trazo a 90º. Todos a 45º. En muchos sitios los has definido muy bien, pero en otros creo que te has animado más de la cuenta smiley-wink
- las pistas, como siempre he dicho, cuanto más grandes mejor. En este circuito te puedes permitir el lujazo de poner unas buenas pistas de casi 1mm (sobre todo para la alimentación). Bajarás la impedancia de la pista.
- todas las pistas, deberían salir del centro de los conectores.
- Veo que has usado una mezcla de 1206 y 0805, en este circuito, podrías haberte decantado por solo 1206, te va a resultar más fácil de manejar, soldar y comprar. Además queda mucho mejor si todos son parecidos.
- si te fijas, la URL está sobre un pad y sobre el designador del LED rojo.
- planifica el layout.
- pon todos los designadores del mismo tamaño, utiliza siempre una fuente proporcional.
- personalmente, me gusta tener todas las resistencias y condensadores alineados con la misma orientación (siempre que sea posible) agrupados por funcionalidad.
- las resistencias de los LEDs, creo que con 1K van que chutan. Sobre todo si usas LEDs de alta luminosidad.

Si tienes intención de hacer tu la placa, tal vez la separación entre pistas (en este caso el plano de tierra) puedes hacerlo más ancho (0.4mm o 0.5mm).

Como ves, los comentarios son más bien pijoteros. Funcionar, va a funcionar (siempre que el esquemático esté bien). No te olvides de pasar del DRC para ver que las señales son correctas.
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Donostia
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Gracias fm por tus sugerencias, he intentado ponerlas en práctica aunque he tenido dudas al hacer algunas cosas

-Desacoplo para quitar los posibles ruidos, pero en el datasheet no he visto que recomiende un condensador, ¿con un ceramico de 100nF valdría?
-He puestos los planos de masa pero las vias tiene diametro automatico y interno de 0,6
-Creo que he quitado todos los ángulos de 90 aunque visualmente queda más feo
-Las pistas las he hecho más grandes 1mm en casi todo el circuito aunque he tenido que disminuirlas sobre todo cerca del 555, ¿correcto disminuirlas así?
-No tengo muy claro que es el centro del conector, por ejemplo las del 555 están bastante bien centradas pero ¿la del diodo D1 esta centrada o tendría que meter la pista por arriba?
-Quería que todos fueran 805 pero se me ha colado uno de 1206, menudo ojo! corregido
-La url no la veo que esté encima de nada
-Los designadores no se ponerlos del mismo tamaño (los puso eagle el solito) y no se que es una fuente proporcional
-He intentado alinearlos, pero lo he hecho a ojo, ¿hay alguna herramienta para alinearlos mejor?, el potenciómetro de la izquierda controla el tiempo del led verde y el de la derecha el del led rojo.
-Los leds me costo elegir, porque quería que fueran 805 pero parece que no usan esa nomenclatura así que los he metido a ojo en la pcb a la espera de comprarlos para ver si valen. Los que he elegido son estos http://es.farnell.com/rohm/sml-210ltt86n/led-2x1-2-660-rojo/dp/1525567RL He puesto 100 ohm porque no sabía con cuanta corriente se verían bien.

Todo los componentes los tengo buscados en farnell, cuando lo tenga todo listo ya pondré que componentes he usado por si alguien quiere hacer otra placa igual. Subo el archivo de la versión B

* Clock 555 SMD VERB.rar (357.13 KB - downloaded 27 times.)
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Fm, ¿podrías explicarte estos dos puntos?
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- en primer lugar, no me olvidaría de poner un desacoplo cerca Vcc del 555.
- personalmente, en los PCBs de doble cara suelo usar planos de tierra en ambas caras. El valor añadido que te da tener un plano Vcc en el circuito que has publicado es nulo. Para este circuito yo hubiese hecho 2 planos de tierra y pequeñas vias para conectar ambas capas y tener una integridad mejor del plano de tierra.
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@ionhs - mucho mejor pinta.
- los desacoplos yo creo que podría valer bien con 100nF, tal vez con 1uF como mucho (dependiendo de tu frecuencia de conmutación que no creo que sea muy alta).
- el tamaño de las vías las puedes cambiar cuando las vas a colocar. Selecciona el diámetro del taladro y después pones la vía. Está en las opciones superiores.
- los ángulos a 90º en su mayoría son por estética pero también para evitar que el ácido se coma las pistas finas (aunque no tengas en esta placa, siempre es mejor no hacerlo y acostumbrarse a no usarlos). Si los tienes que usar usa los trapecios como te pongo en la imagen que te adjunto. Cuando trabajas con radio frecuencia se convierte en algo un poco más crítico (tienes que controlar los coeficientes de reflexión, ...).
- Quizás de 1mm me he pasado, pero, la idea que has usado para la disminución es correctísima. Fíjate que yo también la he usado en la zona de CN1.
- Intenta que los trazos salgan del centro del conector. Esto lo puedes conseguir tomando como origen el pad que quieras centrar. Por ejemplo, en la que has publicado el trazo no salía del centro del conector.
- Si vas a fabricar tu el circuito y es de dos capas, es mejor evitar tener trazos en la capa inferior, utiliza el PCB para trazar. Si lo vas a pedir, cuantos menos trazos en la capa inferior mejor para no romper el plano de tierra.
- Lo designadores: si le das a la "i" se abre un menú contextual y podrás modificar el tamaño del designador. En la herramienta que es como una llave inglesa, también puedes seleccionar el tamaño e ir uno a uno cambiando.

Varios consejos:
- intenta usar un "grid" que no sea muy grueso, ni muy fino. Tienes dos configuraciones posibles: grano grueso y el grano fino. El grano fino lo consigues pulsando alt mientras trazas o mueves algo. Intenta utilizar: 50mil para el trazo grueso y unos 10mil para el fino (pero evita el fino en la medida de lo posible y solo para ajustes finos). Si no hay más remedio termina bajándolo a 5mil.
- si este PCB lo vas a pedir para que te lo fabriquen, respeta los tamaños que te de el fabricante y usa el DRC.
- si lo vas a hacer tú: nunca bajes de pistas inferiores de 0.4mm y una separación entre señales de 0.4mm y personaliza una DRC que siga este tipo de comentarios.

Uffff, ya no se que más comentar. Aquí te dejo una imagen (que vale más que mil palabras) de cómo haría el rutado intentando mantener tu layout (claro que si le das este esquemático a 100 ingenieros vas a tener 100 layouts diferentes). Fíjate como he intentado que todos los componentes estén en el mismo sentido, cómo los condensadores están muy cerca del 555 (la forma de conectar C3 que te he puesto es mejorable). Fíjate en la simetría que he intentado seguir en la placa y cómo uso el espacio que tengo en el PCB. También observa que he rutado todo para que no haya pistas en la capa inferior.

La placa es muy grande para 0805, cuando la hagas va a quedar muy desangelada ya lo verás.

Si la vas a mandar a fabricar la puedes encoger sustancialmente por ambos lados. Si el tamaño no te importa, te recomiendo que uses 1206. Lo bueno de usar 1206 es que puedes aprovecharlos para pasar pistas entre los pads.
Si la vas a fabricar tú, sigue las indicaciones que te he comentado o vas a tener problemas al isolarla.

Bueno, me dejo de rollos y aquí te dejo cómo veo la placa, espero que te haya podido ayudar. A ver si me animo y escribo un pequeño tutorial de algunos conceptos de diseño de PCBs...

* clock 555 smd fm.zip (50.12 KB - downloaded 15 times.)

* Screen Shot 2012-08-07 at 22.02.31.png (29.43 KB, 627x890 - viewed 93 times.)
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Fm, ¿podrías explicarte estos dos puntos?
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- en primer lugar, no me olvidaría de poner un desacoplo cerca Vcc del 555.
- personalmente, en los PCBs de doble cara suelo usar planos de tierra en ambas caras. El valor añadido que te da tener un plano Vcc en el circuito que has publicado es nulo. Para este circuito yo hubiese hecho 2 planos de tierra y pequeñas vias para conectar ambas capas y tener una integridad mejor del plano de tierra.
Los desacoplos:
aquí podríamos escribir rios de tinta, pero no son horas y no quiero aburrir smiley-sad Cuando un diseño que aparentemente está bien, hace cosas erráticas, a veces funciona y a veces no, la mayor parte de las veces es un problema de desacoplo.

Todo circuito electrónico (sobre todo los digitales) funcionan conmutando corriente rápidamente. Todo esto lo suelen hacer en los ticks de reloj (si es una CPU) o simplemente conmutando puertas que conmutan otras puertas ... Cada vez que cambian la corriente, el voltaje también. Esto es debido a que todo tiene su correspondiente resistencia. Por lo tanto, una corriente que varía y que atraviesa una resistencia (ya sea una pista, una resistencia, un diodo, un fet, ...) tiene una caída de tensión.

Ahora imagina una cadena de circuitos integrados que cada uno de ellos está conmutando una corriente. Esto provoca que la tensión de la alimentación varíe (en muchos casos muy rápido). Cuanto más rápido es el circuito, más rápido es esa variación en la alimentación (a eso se le llama ruido). En muchas ocasiones, este ruido puede hacer que un circuito deje de funcionar correctamente o incluso que se bloquee. ¿Por qué? Porque la alimentación de 5V (por ejemplo) está fluctuando. También es posible que haya problemas de acople entre pistas, ...

Este ruido hay que tenerlo en cuenta a la hora de diseñar un circuito y los desacoplos pretenden reducirlo. Lo puedes ver como "a un condensador no le gusta que le cambien la tensión", o "el condensador va a dejar pasar ciertas frecuencias que van a ir a parar a GND mientras que te bloqueará tu nivel de continua". El caso es que también lo puedes ver como un pequeño acumulador que cuando hay una variación de tensión te va dar esa carga adicional que tu fuente no puede.

Por último, imagina que estás midiendo una señal analógica (una tensión) y estás usando como referencia Vcc (la alimentación). Con esa referencia, que baila más que John Tavolta, tienes que medir la tensión de una señal externa. Lo único que vas a conseguir medir son "las medidas de la playmate del mes".

La siguiente pregunta tiene mucha más miga y está incluso relacionada con la respuesta anterior.
- uno de los objetivos del diseño de un circuito es reducir los bucles de corriente (y por ende reducir el ruido). Esto es más sencillo con un plano de tierra o planos de tierra por ambas caras. Por ejemplo, poner lo más cerca posible los condensadores de desacoplo de la entrada de un chip, esto lo puedes hacer sin problemas usando un plano de alimentación y otro de tierra de tal forma que conectes alimentación al condensador usando una vía y del condensador al chip. Si te fijas, en el circuito el desacoplo (C3) está muy cerca del chip, pero ionhs no ha necesitado esa alimentación en otro plano para aproximar el condensador.
Por otro lado se suele usar para controlar la impedancia de las pistas (a mayor grosor menos impedancia), ...
En circuitos de 2 capas no se suele dedicar un plano de alimentación. En los de 4 capas y más, si. La capa superior se dedica a los componentes, la inmediatamente inferior a tierra, seguida de alimentación y finalmente la inferior (componentes tipo desacoplos si fuese necesario).
Por otro lado, las pistas al ir envueltas de masa, están más "blindadas" ante el ruido, mientras que si las envuelves con la alimentación y ésta fluctúa al final esa pista puede recogerlo (acoplarse).
En fin, que esta parte de la contestación tiene mucha más miga de lo que parece pero estas son algunas de la razones.
« Last Edit: August 07, 2012, 04:48:51 pm by fm » Logged

   

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Se me olvidaba, así es como quedaría tu placa. Una placa muy chula...


* Screen Shot 2012-08-07 at 23.27.16.png (101.57 KB, 501x541 - viewed 61 times.)
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Nada de aburrir fm, como siempre tus respuestas clarísimas y cargadas de contenido.
Gracias una vez mas. Lo dicho, me ha servido mucho en mi iniciación con PCB.
Gracias!
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fm, quedamos a la espera de ese manual...

Yo al menos leo estas lecciones con gran interes. He buscado varias veces por red y no encuentro un manual en español que contenga consejos para los no iniciados en estos temas.

Es de agradecer post como este, que nos enseñan a todos como hacer las cosas "un poco mas profesionales"
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Donostia
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Gracias fm por los consejos, por cierto tu placa ha quedado muy chula y mucho más simétrica que la mía. Voy a intentar modificar la mía hasta que quede parecida a la tuya. Cuando acabe la vuelvo a subir y te pregunto las últimas dudas

Se me olvidaba que los componentes están seleccionados de Farnell y está dentro del proyecto subido como material.txt no está probado así que no puedo garantizar que haya algún error, pero será mínimo, si es que lo hay.
« Last Edit: August 08, 2012, 04:31:28 am by ionhs » Logged

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@ionhs - no intentes que se parezca a la que he hecho basada en la tuya. Úsala como ejemplo de los comentarios que he puesto. Realmente hice el layout y routing a modo de ejemplo de las cosas que estaba comentando y sugiriendo. Es mas fácil una imagen que mil palabras. También colge el fichero CAD para que lo tengas de referencia y puedas ver los parámetros que he usado con Eagle.

Como siempre he dicho, el 90% del trabajo de hacer un PCB es la colocación de los componentes dentro de la placa. Siempre trabaja por zonas. Por ejemplo, el bloque de salidas (los LEDs) el bloque del 555 en tu caso.
Siempre empieza por las señales que consideres críticas.
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Donostia
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Ya lo remodelado mi circuito intentando que se pareciera al tuyo y luego al final lo he compactado todo modificando alguna cosa.

Muy interesante lo del Alt de la pantalla Grid. No sabía que era y todo el rato cambiaba el Size. Lo que me desconcierta es la unidad de medida "mil" ¿Que unidad es esa? yo siempre la cambio a milímetros, aunque las comas es un engorro.

Una de las dudas que tengo es respecto a la serigrafía de los designadores, ¿se pueden poner encima de pistas, pads o vias?

¿La otra a es cuanto puedo acercar una pista exterior al borde la placa?

He visto que has puesto vias a punta pala, supongo que las vias sobre todo hay que ponerlas en los alrededores de los componentes que tienen alguna pata conectada a masa para ayudar a los flujos de corriente.

Cuando pongo vias con su botón el fabricante sabe que al ser una vía tiene que hacer un agujero y metalizar, ¿verdad? Las tuyas tienen una agujero de 5 y las mías tenían de 6. Las he cambiado a 5 y el Drc del fabricante seeedstudio da error por lo que supongo que tendré que hacer lo que diga seedstudio y ponerlas a 6.

Suelo hacer circuitos pero los smd tengo entendido que es mejor lacarlos (creo que se llama así) porque sino es casi seguro hacer algún corto y mucho más fácil si se usan planos de masa. Lacarlos a mano es muy engorroso y no debe de salir muy bien por eso quiero mandarlo a un fabricante para que lo haga hasta con serigrafía.

Creo que me he quedado sin dudas respecto a hacer PCBs  smiley-wink Gracias fm. Tengo alguna dudita respecto a enviar a hacer placas pero creo que esas las haré en otro hilo diferente para no enguarrar este.

* Clock 555 SMD REVC.rar (410.64 KB - downloaded 22 times.)
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Un mil. es una milesima de pulgada, o sea, 0,0254 mm ... (si no me equivoco)

En PCBs se usa mucho el sistema imperial por eso de que las distancias entre pines suelen estar basados en este (100mil son los 2,54mm que suelen tener nuestros muy amados DIPs, por lo sencillo que son de usar :-) )
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Efectivamente, "mil" es una milésima de pulgada. Lamentablemente es la unidad que se utiliza para expresar medidas de pistas, pads, espacio entre pistas. Digamos que todo lo inventaron en esas unidades... Curiosamente, el IPC ahora lo especifica todo en el sistema métrico pero con medidas un poco raras: 1.27, 2.54, ... todo viene de lo mismo: 50mil, 100mil, ... Para evitar confusiones se usa "thou", pero cada vez menos, o "pitch" que es una pulgada (nosotros lo hemos traducido a paso).

Por lo tanto es importante trabajar con el grid gueso de 50mil y el fino de 25 e ir reduciendo de forma proporcional hasta 5mil según sea necesario y la densidad de componentes aumente.

Después de este inciso histórico a la respuestas...

Los designadores de la serigrafía se pueden poner sobre las pistas sin problemas. Pero nunca sobre los PADs e intenta evitar las vías ya que la serigrafía donde cae el taladro quedará cortada, esto se puede minimizar quitándoles la máscara de soldadura.

El tamaño mínimo entre una pista y el borde de la placa te lo suele dar el fabricante. Yo utilizo en mis diseños 10mil (creo) y nunca me ha dado problemas. De todas formas si te descargas las reglas de diseño este parámetro lo tienes configurado.

Veo que en tu diseño te has emocionado con las vías. Algunas las puedes omitir. Recuerda que lo que quieres conseguir es minimizar la impedancia que van a tener tu plano de tierra e isletas.

Las vías te las metalizan automáticamente, esto lo verás cuando conviertas tu diseño a un gerber. Es curioso que el DRU de seeedstudio te de unos valores de 0.6mm! Las tolerancias que manejan en sus especificaciones son de: 0.3mm a 6.35mm! Por lo que las 5 décimas que te puse en el ejemplo está bien. Yo en mis PCBs utilizo 3.5 décimas.

En SMD, cuando tienes un paso entre pines muy pequeño (por ejemplo 0.5mm) si no tienes la máscara de soldadura (una isleta de barniz entre pin y pin) es muy posible que al soldarlos en un horno o con aire caliente consigas unos bonitos cortos. Si los sueldas a mano y con cuidado no tendrás muchos problemas (pero alguno harás). Por eso comento, que si los vas a hacer en casa es mejor borriquito grande ande o no ande: pistas anchas y componentes con un paso aceptable (SOIC, 1206, ...).

Los que yo hago en casa los "tropicalizo", es decir, una vez montados todos los componentes y limpiado el flux los barnizo enteros para protegerlos y evitar que se oxiden.

Comentarios sobre el circuito. Te ha quedado muy bien. Ahora tiene mucha mejor pinta. Puedes eliminar alguna que otra vía que veas que no contribuye mucho a mantener la integridad del plano de tierra. Lo único que he visto es alguna que otra serigrafía que esta encima de un pad.

Lo únicos comentarios que me quedan para cerrar esta revisión son:
1. modificaría la forma con la que le llega la alimentación al 555, pasando primero por el desacoplo y luego al 555 (ver imagen adjunta).
2. la T que tienes en la salida, le pondría la v para que no haya esos ángulos de 90º (ver imagen adjunta).
3. le pondría el logo de open-source, tu logo, nombre del PCB, revisión del PCB y tu www en la capa inferior smiley-wink Si quieres, puedes copiar el logo de opensource y el banner informativo de la placa de la vinciDuino.

Aquí te dejo una pequeña image de cómo quedaría tu PCB fabricada.

Espero que te hayan sido útil los comentarios y sugerencias.

Personalmente, me ha hecho pensar en retomar escribir la guía de diseño de PCBs según mi inexperiencia profesional.


* Screen Shot 2012-08-08 at 19.08.02.png (23.48 KB, 698x605 - viewed 38 times.)

* Screen Shot 2012-08-08 at 19.07.45.png (16.13 KB, 724x424 - viewed 32 times.)

* Screen Shot 2012-08-08 at 19.09.07.png (115.04 KB, 486x548 - viewed 37 times.)
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Lo de pulgada lo sabía pero lo del mil no había visto nunca salvo en eagle.

He cambiado las sugerencias que me decías y he modificado el condensador con lo cual para mantener la simetría ha desaparecido en la parte de arriba un plano de masa ya que es una zona cerrada. ¿La dejo así o le meto una vía para que sea todo eso masa?

¿Como has puesto los números de los pads de los componentes como el 555 o en los cn1 y cn2 que aparecen en la foto?

Había pensado poner el texto en la capa inferior pero al ver el hueco lo he metido allí. Para meter una imagen solo he visto con run/import-bmp y he hecho alguna prueba y sale fatal. En la vinciduino no he visto el logo de open source.

¿Como haces las imagenes del pcb en 2D y en 3D?

Creo que con todo lo que me has comentado casi tienes hecho el manual de diseño de placas SMD  smiley-wink

* Clock 555 SMD REVD.rar (413.12 KB - downloaded 11 times.)
« Last Edit: August 09, 2012, 04:15:28 am by ionhs » Logged

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