ドローン用のPCB

私はドローンを作っているので、誰かがPCBレイアウトに関する私の作業をレビューできるといいのですが。

画像（赤が上、青が下、丸は穴を示し、側面の転写は紫が接着剤です）：

何が起こるはずです：

無線からの入力はPWM 1〜6で、これは操縦stickの生の値を入力するRF受信機です。

ボードは、ICE 10コンポーネントを介してプログラムできるようになっています。

MCUは、BMI055（加速度計）およびGPSから入力を取得し、有効に解析できるようになります。

Li-po入力はバッテリーを読み取るためのもので、各ワイヤ（最初のワイヤ以外）はセルです。

現在、Auxコンポーネントは関係ありません。

PWM 7-12は出力であり、モーターを制御するESCの束に行きます。

たくさんの受動的要素が欠けているように感じます。PCBは私が見た他のもののようには見えません（いくつかの抵抗と高度なコンポーネントを備えた3つのコンデンサしか持っていません）。

コンポーネント参照：

GPS：RXM-GPS-R4

MC1：AC32UC3

U2およびU3：クリスタル

U1、AUX1、AUX2、すべてのPWM、U13、およびU14：コネクタ

REG1：LD1117（3.3V 800mA）

ACL1：BMI055 3軸加速度計

USB：タイプBジャック

ANT1：GPSアンテナ

TANTCAP：33uFタンタルコンデンサ

これをシュガーコートするつもりはありません。それはかなり悪いです。このプロジェクトは、あなたの経験レベルのある人には非常に難しいようです。最初にもっと簡単なことをして、スキルを磨くことをお勧めします。移動し、その後、デザイン/レイアウト/はんだ付けプロセスに慣れるための基本的なマイクロコントローラのプロジェクトを試してみてくださいシンプルその後、無線プロジェクト多分ゼロから独自のドローンの構築を検討。

私が気づいたいくつかの特定の問題は次のとおりです。

• どのICにもデカップリングコンデンサはありません。ボード全体で見た唯一のコンデンサはタンタルコンデンサです。66 MHzマイクロコントローラーと1.5 GHz GPSという2つの高周波コンポーネントがあるため、これは特に恐ろしいことです。

• GPSモジュールのデータシートにあるレイアウトの推奨事項にまったく従っていない。ボードレイアウトのガイドラインに関するセクション全体がありますが、ここではほぼすべてを引用します。

モジュールの設計により、統合が簡単になります。ただし、PCBレイアウトには注意が必要です。適切なレイアウト手法を守らないと、モジュールのパフォーマンスが大幅に低下する可能性があります。主なレイアウトの目標は、アンテナからモジュールまでのパス全体で特性50Ωインピーダンスを維持することです。接地、フィルタリング、デカップリング、ルーティング、PCBスタックアップも、RF設計の重要な考慮事項です。次のセクションでは、役に立つかもしれないいくつかの基本的な設計ガイドラインを提供します。...

モジュールは、可能な限り、PCBの他のコンポーネント、特に水晶発振器などの高周波回路から絶縁する必要があります。、スイッチング電源、高速バスライン。

可能であれば、RFおよびデジタル回路を異なるPCB領域に分離します。内部配線がモジュールとアンテナから離れていること、および位置ずれを防ぐために固定されていることを確認してください。

PCBトレースをモジュールの下に直接配線しないでください。モジュールと同じ層のモジュールの下に銅線やトレースがなく、むき出しのPCBがあるはずです。モジュールの下側には、製品の回路基板上のトレースに短絡または結合する可能性のあるトレースとビアがあります。

パッドレイアウトセクションには、モジュールの一般的なPCBフットプリントが表示されます。 グランドプレーン（できるだけ大きく、途切れないように）は、モジュールの反対側のPCボードの下層に配置する必要があります。このプレーンは、グランドと一貫したストリップライン性能のための低インピーダンスリターンを作成するために不可欠です。

モジュールとアンテナまたはコネクタ間でRFトレースを配線する際には注意してください。トレースはできるだけ短くしてください。モジュールまたは他のコンポーネントの下を通過しないでください。ビアがインダクタンスを追加するため、複数のPCBレイヤーにアンテナトレースを配線しないでください。ビアは、グラウンド層とコンポーネントグラウンドを結合するのに許容され、複数で使用する必要があります。

モジュールの各グランドピンには、ビアを介してすぐにグランドプレーンに接続する短いトレースが必要です。

バイパスキャップは、低ESRセラミックタイプで、使用するピンのすぐ隣に配置する必要があります。

外部アンテナへの接続には、50Ω同軸を使用する必要があります。PCB上のRFのルーティングには、マイクロストリップ、ストリップライン、コプレーナ導波路などの50オームの伝送ラインを使用する必要があります。「マイクロストリップの詳細」セクションに追加情報が記載されています。

• 同様に、MCU データシートには供給の考慮事項に関する章があります。3.3Vの単一電源を使用する場合の推奨回路図を以下に示します。多数のコンデンサに注目してください。直接述べられているわけではありませんが、高性能マイクロコントローラー用のグランドプレーンが必要です。

• あなたの結晶である方法遠すぎるあなたのMCUから。

• これをどのようにはんだ付けする予定ですか？その加速度計は4.5mm x 3mmであり、一度設置するとパッドにアクセスできなくなります。リフローオーブン、安定した手、そしておそらくボード上に置くためのはんだステンシルが必要です。144ピンMCUも簡単ではありません。これらのピンのピッチは0.02インチです。

これをすべて修正するには、コンポーネントの配置、デカップリング、および（特に）GPS信号の整合性に注意を払った4層PCBが必要です。残念ながら、これは簡単なことではなく、数日で習得できるものでもありません。詳細については、Henry OttのTech Tipsページをご覧ください。主にEMC向けですが、素材の多くは一般に高周波設計に適用されます。

非常に幸運な場合は、レイアウトがそのまま機能する可能性があります。しかし、私はそれに頼りません。

悪いニュースの担い手になってすみません。

Adam HaunはPCBデザインを完璧にカバーしましたが、デザイン自体についてもう1つコメントがあります。

ドローンは加速度計だけで飛行することはありません。ドローンの位置を取得する必要がありますが、加速度計は各方向の加速度に比例した値のみを提供します。ジャイロが必要で、加速度計を使用してジャイロドリフトを補正します。ジャイロと加速度計は必須ですが、磁力計も追加します。かなりの数の9-DOF IMUチップが利用可能です。