Кристалл, разводка печатной платы

Я сделал несколько макетов печатных плат раньше, однако это мой первый раз, когда я делаю макет с генератором / микроконтроллером. После некоторого чтения (с помощью этого сайта и таблиц) я пришел к следующему макету.

Характеристики:

  • 2-х слойная доска
  • Кристалл 16 МГц (корпус 5x3 SMD)
  • Микроконтроллер TQFP44

*Обратите внимание, что локальные заземляющие соединения на верхнем слое (MCU) нарисованы поверх шелкографии. Это было сделано в MSPaint для повышения читабельности.

Макет платы

Вот рекомендации, которым я пытался следовать до сих пор.

  • Минимальное расстояние между кристаллом и микроконтроллером
  • Сопоставьте длины трасс для контактов Osc_In и Osc_Out на MCU
  • Держите нагрузочные конденсаторы близко к кристаллу
  • Поместите грунтовую насыпь на нижний слой под кристалл
  • Создайте местное питание и землю для MCU/кристалла

После всего вышеописанного у меня возникло несколько вопросов.

  1. Это приемлемая планировка?
    • Я полностью пропустил отметку в каких-либо рекомендациях?
  2. На частоте 16 МГц нужно ли ставить защитное кольцо вокруг кристалла?
  3. Должны ли нагрузочные конденсаторы располагаться между кристаллом и микроконтроллером или они в порядке там, где они находятся?
Комментарий к терминологии: кварцевый генератор представляет собой четырехконтактное устройство, требующее подключения питания и заземления и имеющее один выходной контакт. Он включает в себя кристалл и схему генератора. Кристалл представляет собой двухвыводное (или два активных вывода - некоторые могут быть в четырехвыводных корпусах) устройство, для которого требуются внешние компоненты (чаще всего пара инверторов внутри микроконтроллера) для создания полноценного генератора. Похоже, вы спрашиваете о кристалле, а не о осцилляторе.
Это доска для хобби?
У других будет лучший опыт работы с фактическими используемыми пакетами, но я бы посоветовал: минимизировать площадь контура в кристаллической схеме. Минимизируйте общее расстояние xtal до IC. Симметричное расположение xtal к IC. C3 и R12, по-видимому, излишне отталкивают xtal от IC, снижая симметрию, увеличивая площадь петли и увеличивая длину отведения. X1 может быть против IC с C4.C5 рядом с ним или за его пределами. Все существенно более компактно и симметрично. | Защитное кольцо не должно быть существенным на частоте 16 МГц, но оно не причинит особого вреда, если его легко установить.
@Peter Bennett Я отредактировал сообщение, чтобы исправить мои термины. Спасибо.
@dextorb Нет, это не доска для хобби, но и не для производства. Это будет сказочный дом, который нужно сделать.
@Russell McMahon C1, C2, C3 и C6 являются развязывающими конденсаторами. Должен ли я пожертвовать близостью C3, чтобы приблизить кристалл к MCU?
Вы должны повернуть C3 на 90 градусов и переместить его немного вверх, сделав дорожку Vdd немного длиннее (я прикидываю, что дополнительная длина составляет +1 мм), чтобы контакт GND C3 находился прямо посередине. След GND идет горизонтально к контакту GND.
@MBA отметили - я надеюсь, что другие, имеющие больший опыт работы с этими пакетами, «взвесили» - и многие здесь это сделают. Мои «общие принципы» актуальны, но у меня меньше опыта с компактной упаковкой. Звук Мартина хорошо осведомлен, но он не выделил некоторые аспекты, которые я считаю важными. Использование C3 было понятно. Кажется, что здесь приоритет над расположением осциллятора как такового. Я бы подумал, что вы могли бы оптимизировать свои первые два фактора плюс мою «минимизацию площади петли», переместив c3 и приблизив xtal и симметрично. [R12 предположительно легко перемещается?]. ...
... C4 C5 может быть очень близко к xtal, очень короткие пути, очень симметричные.
Это 4-контактное устройство подозрительно похоже на генератор, а не на кварц, вы уверены, что это кварц? Можете скинуть ссылку на его даташит? Я бы предложил выбрать другой кристалл с двумя симметричными выводами.

Ответы (1)

На частоте 16 МГц трассы одинаковой длины не принесут никакой пользы. Однако ключевой задачей является обеспечение того, чтобы ваши обратные пути GND были короткими и чтобы линии кристалла были изолированы от чувствительных к тактированию трасс, таких как линии Uart RX или Reset, или любых других функциональных трасс, для которых связанная синхронизация может вызвать ложные прерывания или нежелательную функциональность. Что касается заземления, я бы предложил разместить несколько переходных отверстий рядом с дорожками GND нагрузочных конденсаторов, а не полагаться на дорожку GND обратно к MCU. Я обычно размещаю переходные отверстия 0,2/0,4 мм рядом с заземляющей площадкой каждого сигнального компонента, где это возможно, и не менее 3 переходных отверстий 0,4/0,8 мм для компонентов питания или компонентов, подверженных переходным процессам. Общее правило для шума/высокой скорости – поддерживать сопротивление земли как можно ниже.

В вашем макете не указано, является ли полигональная заливка на нижнем слое шлифованной, но если это так, я бы предложил сшить ее с несколькими переходными отверстиями GND и применить заливку многоугольника GND к верхнему слою после завершения макета. Попробуйте сшить все высокоскоростные или чувствительные к шуму линии с переходными отверстиями GND.

Кроме того, помните о выходах трассировки, которые не находятся на 90 *. Острые углы между контактными площадками и дорожками приведут к «кислотным ловушкам» во время процесса травления, а в случае ручного травления печатных плат, травление может быть неправильным.

Также рассмотрите локальную плоскость для VDD. Большие медные участки будут более восприимчивы к шуму, чем широкие трассы с близким заземлением. Обычно я предпочитаю размещать такую ​​силовую заливку на внутренних слоях между плоскостями GND для выхода BGA. Если ваш верхний слой должен быть заполнен GND, это не будет проблемой, если он хорошо развязан.

Удачи!

Кристалл, разводка печатной платы
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v