Zasady projektowania PCB

Jul 10, 2005 40 Replies

Witam,



projektuję płytkę drukowaną do mojego SDR i w związku z tym mam kilka pytań o zasady właściwego projektu. Założenia są następujące: płytka dwustronna, montaż dwustronny SMD, częstotliwości sygnałów cyfrowych do 130MHz, wyjątkowo 500MHz.


  1. Pamięci SRAM mają 16-bitową magistralę, a szyna powinna mieć 32 bity @ 130MHz, więc trzeba będzie składać blok pamięci z par kości RAM. Gdzie należy umieścić kostkę przechowującą starsze 16 bitów? Po drugiej stronie płytki, bezpośrednio pod kostką z młodszymi bitami, czy też obok niej na tej samej stronie?


  1. Czy pamięci SDRAM można umieścić blisko przetwornic impulsowych?

  2. Czy zasilanie do FPGA można poprowadzić umieszczając bezpośrednio pod chipem płaszczyznę GND, a z VDD_core i VDD_io "przebić się" na drugą stronę płytki do odpowiednich szyn zasilania, czy też lepiej dać GND po przeciwnej stronie płytki, a pierścienie zasilania umieścić bezpośrednio pod kostką?


  1. Czy kondensatory odsprzęgające można dać po stronie płytki przeciwnej względem FPGA, bezpośrednio na via zasilania, czy też koniecznie powinny się one znaleźć na tej samej stronie, co FPGA?

  2. Jeśli wyniknie konflikt między poprowadzeniem VDD_core i VDD_io, to na rzecz zachowania jakości którego z nich należy go rozstrzygnąć (tj. które zasilanie powinno być "lepsze")?


  1. Czy linia mikropaskowa o długości ~1,5 cm wiodąca sygnały USB2.0 do gniazdka (jedyne miejsce na płycie działające na 500MHz) wymaga specjalnej uwagi, czy przy tej długości nie ma wielkiego znaczenia jej jakość (oczywiście w rozsądnych granicach)?

  2. Jeśli wyniknie konieczność połączenia dwóch płaszczyzn zasilania po różnych stronach płytki (GND, VDD itd.), to należy robić to w jednym "punkcie" (np. za pomocą kilku via na obwodzie okręgu), czy też vstawiać przelotki gdzie się da i tak gęsto, jak się da (modulo zdrowy rozsądek)?


  1. Czy 3--4-centymetrowe szyny 130MHz do układów pamięci wymagają uwzględnienia impedancji i wyrównania długości ścieżek, czy też to za mała częstotliwość, by w praktyce się tym przejmować? Czy macie jakieś specjalne uwagi i rady co do tego fragmentu projektu?

  2. ADC będzie połączony z FPGA szyną 14-bitową. W celu minimalizacji odbić sygnału będzie w nią szeregowo włączony zestaw oporników 100 omów. Co dać pod tą szyną i opornikami, GND? BTW, spotkałem się z zestawami kilku niepołączonych oporników SMD na jednym fragmencie ceramiki, gdzie to mozna kupić?


  1. Czy po ukończeniu istotniejszej części projektu ktoś znający się na PCB mógłby rzucić okiem na wynik, czy nie popełniłem jakichś kardynalnych błędów i ewentualnie zaproponować poprawki?



Pozdrawiam Piotr Wyderski



Piotr Wyderski napisał(a):

Ja bym tam nie żydował i dał 4 warstwy :D

Oj, tu chyba wchodzimy w zupe³nie inny zakres cen -- pojedyncza profesjonalna p³ytka dwustronna bêdzie kosztowaæ poni¿ej 100 z³., a czterostronna pewnie w okolicach 1000 z³.

Pozrawiam Piotr Wyderski

Piotr Wyderski napisal(a):

1000 nie. Zalezy jaka duza. Na stronie eurocircuits masz kalkulator cen. Radze Ci to policzyc.

Witam

Nie projektowa³em p³ytek do uk³adów cyfrowych z takimi czêstotliwo¶ciami. Ale gdybym mia³ to robiæ, nie pomin±³bym wszystkich uwag które zamieszczasz w swoim po¶cie Czêstotliwo¶æ 130 MHz, a tym bardziej 500MHz to jest ju¿ du¿a/bardzo du¿a czêstotliwo¶æ. Przy prêdko¶ci ¶wiat³a 300000km/sek droga 30cm jest pokonywana w ci±gu

1nsek(10^-9sek). Na p³ytce szybko¶æ jest wprawdzie mniejsza ale tylko o 10-20%(zale¿y od przenikalno¶ci dielektrycznej laminatu). Przy takich czêstotliwo¶ciach zjawiska falowe mog± i bêd± ju¿ odgrywaæ rolê(dopasowania). Kiedy¶ w nocie aplikacyjnej wyczyta³em, ¿e przelotka(via) ma kilka nH indukcyjno¶ci wiêc na drodze wa¿nych sygna³ów nie u¿ywa³bym ich wcale. Natomiast na masie lub VCC jak najwiêcej. Przy ka¿dej nodze zasilania zastosowa³bym niewielki d³awik+10-47uF+100nF+0,1-1nF. Kondensatory ceramiczne jak najbli¿ej wyprowadzenia i bezindukcyjne(SMD). ¦cie¿ki masy i zasilania z daleka od ¶cie¿ek sygna³owych. Masa po drugiej stronie laminatu pe³ni rolê ekranu i drugiego przewodu dla linii mikropaskowych. Wyrówna³bym te¿ d³ugo¶ci scie¿ek dla tych samych sygna³ów(dane). Zobacz jak to jest zrobione na nowych p³ytach komputerowych. Pobaw siê te¿ w symulacjê linii d³ugich zasilanych sygna³em impulsowym, a czê¶æ odpowiedzi z pewno¶ci± sam otrzymasz. Nie wiem jakiego programu u¿ywasz do projektowania. DXP2004 umo¿liwia zbadanie i zminimalizowanie "przes³uchów" miêdzy ¶cie¿kami, dopasowanie itd.(SIGNAL INTEGRITY). Jest mo¿liwe automatyczne wyrównanie d³ugo¶ci ¶cie¿ek.

-- Pozdrowienia Zbych

Piotr Wyderski napisal(a):

Montaz dwustronny SMD i dwie warstwy? Nie bardzo przy tych f. Bedzie masa posiekana. Poza tym odradzam dwustronnego montazu SMD. Koszty sa znacznie wieksze. Taniej za wieksza plytke wiecej zaplacic.

Jesli sciagniesz z sieci viewera do PCADa, to Ci wysle moj layout do czegos takiego. Jest IMO zrobiony optymalnie pod wzgledem EM.

Na 2l daje po tej samej stronie.

core, bo wiecej ciagne. Ale da sie zrobic dobrze obydwa. W niektorych sytuacjach ;--).

Ja robie duzo przelotek.

IMO to za duzo. Ja daje 33 / 0603.

Oczywiscie.

125x110 mm.

132 euro netto. No bez jaj. :-)

Pozdrawiam Piotr Wyderski

Piotr Wyderski napisal(a):

Bardzo dobra cena. Zobacz jeszcze w Technoservice, Kono, Hatron.

Nie wiem jakie sa Twoje doswiadczenie w projektowaniu PCB, ale z tego co piszesz chyba bardzo niewielkie, wiec na Twoim miejscu zdecydowanie bym to zrobil na 4l. Wiecej zaplacisz za projekt niz za plytke...

500MHz tylko na bardzo krótkim odcinku miêdzy gniazdkiem USB a CY7C68013 -- w okolicy jest bardzo lu¼no, wiêc bêdzie mo¿na poprowadziæ tê liniê mikropaskow± zgodnie ze wszystkimi zaleceniami z Cypress high speed design guidelines. 130MHz bêdzie tylko miêdzy FPGA a RAMami, ale tu ju¿ nie bêdzie tak mi³o, bo trzeba bêdzie podci±gn±æ te same sygna³y do o¶miu kostek. Reszta bêdzie dzia³aæ na znacznie ni¿szych czêstotliwo¶ciach (65MHz na jednym odcinku, 48MHz w przypadku innej wiêkszej magistrali, jakie¶ nêdzne 12MHz w pozosta³ych przypadkach). Dlatego g³ównie zale¿y mi na poprawnym interfejsie do RAMu.

Marcinie, ja jestem amatorem i nie zamierzam niczego produkowaæ. :-) Sam sobie polutujê, liczba warstw jest pod wzglêdem kosztu nieistotna.

Nie zmie¶ci siê.

Bardzo chêtnie. Zaraz siê odezwê na priv.

Mo¿e byæ k³opot z s±siednimi sygna³ami, kondensatory 0805 s± jednak do¶æ du¿e, a 0402 s± nie do kupienia w detalu, z 0603 te¿ nie jest weso³o. :-(

OK.

No to i ja bêdê robi³. :-)

Tyle napisali w PDFie. BTW, na magistrali do szybkiego DACa (104-megahercowego...) te¿ daæ takie oporniki, czy ³±czyæ go bezpo¶rednio z FPGA?

Pozdrawiam Piotr Wyderski

640 zl.? Dla profesjonalistów pewnie tak, ale mówimy o projekcie amatorskim, gdzie nie mozna ceny prototypu wrzucic w koszty serii.

Nie sadze, bym zszedl ponizej 150 zl., co jest zdroworozsadkowa wartoscia graniczna w przypadku takiego projektu amatorskiego. Za tyle bez problemu zrobie 3 egzemplarze dwustronnej.

Zdecydowanie profesjonalista w tym zakresie nie jestem, choc kilkadziesiat plytek juz na wlasne potrzeby zrobilem -- ale nie na te czestotliwosci i nie z taka srednia gestoscia.

Rade rozumiem, ale przyjac nie moge.

Pozdrawiam Piotr Wyderski

Piotr to zdaje sie robi dla siebie .. jak sie uda to w kieszeni 400 zl zostanie, jak sie nie uda .. to straci tylko tych 100 zl.

J.

To prawda, ale -- jak pisa³em wcze¶niej -- tylko fragment p³ytki musi byæ zdolny do pracy na takich czêstotliwo¶ciach i mogê mu po¶wiêciæ szczególnie du¿o uwagi. Reszta to albo 65MHz i 48MHz na bardzo krótkich odcinkach, albo kilka--kilkana¶cie MHz na d³u¿szych.

4,5 -- to zwyk³y FR4.

Cyfrowych ¶cie¿ek sygna³owych? Tego zalecenia nie zna³em.

One dzia³aj± z FSB 200--800MHz i na dystansach kilkunastu centymetrów. U mnie ma byæ 130MHz i max. 6 cm. Patrzê w³a¶nie na star± kartê GForce, która pracuje z pamiêciami na 183MHz i wielkiego wydziwiania ze ¶cie¿kami nie widzê.

Pozdrawiam Piotr Wyderski

tak wogole, wg kalkulatora TS'ki w technoservice (prototyp,dokumenacja nietrwala) to1dm2 plytki 4 warstwowej bez testowania to ok 100zl kosztuje ja za 2dm2 ze zloceniem i testowaniem zaplacilem niecale 500zl, ale w double Pad, ktore zleca technoservice. radze rozmyslec:)

wsadzalem cyclone + FX2 + 5 kosci DRAM na 2 warstwowa,smiga bez problema..roche zabawy z masa bylo..

gdze ici wygodniej..tak czy inaczej czesc linii bedziesz mai loddzialone (dane) weic moze wygodnieja polozyc obok? przzy tej czestotliwosci to ten 1cm sciezki ne izrobi wielkiej roznicy.. to nei DDR i 400MHz

ja kblosko? u mnie siedzi jakies 3cm i smiga.. odleglosc ne irobi chyba tak duzej roznicy, jak dobrze masy pociagneisz, zeby petla pradu z przetwornicy.. nei zamykala sie przez te pameic.. jak dasz pod przetwornica placek miedzi, polacozny w 1 meijsciu z masa ukladu, to problemu nie bedzie

bezpo¶rednio

ja kladlem mase na gorze laczac wszystki pady GND pod spodem sciezki do IO i CORE, reszta wypelniona masa + przelotki.. moge podeslac przyklkadowy plik..

ja dawalem przy VIAsach, po 2 stronie, urzadzenei bylo montowane recznie, w kilku egz.

CORE

olac, na takeij dlugosci ja dawalem po chyba 17 mils, i 15 mils odleglsoci zreszta dokladne zalecenai sa w application note

gdzie sie da..chyba ze masz jakies duze prady, je lepiej puscic inna droga

ja bym sie nei przejmowal..dzialalo mi i na wiekszych, i przerzutow istotnych nie bylo..

130MHz to dlugosc fali rzedu kilku m

takze w celu ograniczenai szumow od cyfrowki.. jak mozesz, daj GND te oporniki (drabinki) to 4x 0402, obud wielkosci 1206, symbol CAY-16, kupowalem w Radiospares.fr za jakeis grosze..

Jeśli to jednostkowe urządzenie montowane ręcznie to można dać zwykłe

0603 montowane na bokach, też zajmą niewiele miejsca, trzeba tylko przygotować sobie footprinta.

Oferta->Kalkulator TSka - dla zleceñ prototypowych -- "Strona w budowie"... :-/

To zaczyna brzmieæ sensownie... :-)

O, czyli rzecz jest wykonalna. A je¶li siê zobowi±¿ê do zachowania wszystkich materia³ów dla siebie, to czy móg³by¶ mi udostêpniæ obraz warstw tego projektu w jakim¶ ³atwym do obejrzenia formacie, np. postscript? Najlepiej, gdyby by³o widaæ zarys obudów elementów.

Chcê daæ 8 footprintów (po 4 na stronê) i na pocz±tek wlutowaæ

2 kostki (= 4MiB), a resztê uzupe³niaæ w miarê potrzeb. Gdyby by³y umieszczone nad sob±, to by³oby ³atwiej poprowadziæ sygna³y CE

-- jedna "kanapka" to jeden pe³ny bank.

No, takie rady to rozumiem... ;-P

Jakie¶ 3 cm od d³awika, a 2 cm od MOSFETa.

Nie ma takiej mo¿liwo¶ci, ta pobliska przetwornica to na 12V.

Na górze = bezpo¶rednio pod kostk±, czy pod kostk±, ale po drugiej stronie p³ytki? :-)

Bardzo chêtnie popatrzê.

Tak w³a¶nie bym chcia³, bo jest bardzo ciasno.

Czyta³em, 4 strony skondensowanej wiedzy, w³a¶nie próbujê to przetrawiæ.

BTW, a jakie Ty masz pr±dy pobieranie przez Cyclone w projekcie?

:-)

Spróbujê poszukaæ u nas, ale póki co znalaz³em tylko drabinki jednostronnie po³±czone, niepo³±czonych nie widzia³em. :-(

Pozdrawiam Piotr Wyderski

LOL! :-) Na to nie wpad³em.

Pozdrawiam Piotr Wyderski

Przesadzasz:

formatting link
Wychodzi 100 zl/dm^2 + 120 zl za testowanie elektryczne.

Powodzenia w lutowaniu takiego potworka. To juz lepiej montowac normalnie ale z obu stron plytki.

120 zł to koszt uruchomienia produkcji, wszystkie obwody 4-warstwowe są zaś testowane bez dopłaty.

Od siebie mogę dodać, że płytki z TS są bardzo ładne i dobrej jakości, czego nie można powiedzieć o wielu płytkarniach.

Znalaz³em drabinki. :-)

Pozdrawiam Piotr Wyderski

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required