Текущие пути возврата: какой из двух лучше?

Непонятно, что такое "шунтирующий конденсатор". Я вижу две контактные площадки со сквозными отверстиями и несколько контактных площадок микроконтроллера. Я могу только предположить, что эти две площадки предназначены для обходного конденсатора, хотя в остальном это не имеет особого смысла.

Во- первых, используйте заглушку SMD bypass! Я даже не могу догадаться, о чем вы думали, но использование сквозного байпасного колпачка здесь нелепо. Крышки SMD будут иметь меньшую последовательную индуктивность. Они меньше и могут быть размещены ближе к микро. Их соединения уже находятся в той же плоскости, что и контакты микроконтроллера, поэтому они упрощают разводку, не занимая места в других слоях. В качестве бонуса их легче паять вручную, дешевле устанавливать при автоматизированном производстве и дешевле покупать.

Чтобы ответить на ваш вопрос, ни одна из раскладок не идеальна, потому что они обременены сквозной крышкой, но верхняя концепция несколько лучше. Еще лучше было бы, чтобы земля от крышки была подключена непосредственно к контакту GND прямо под контактом питания, а не обратно к местной точке заземления.

Держите байпасные токи локальными, а контуры небольшими.

Я вижу, вы получаете плохой совет в других ответах. Нет, не пропускайте обратный ток крышки байпаса через заземляющий слой.

Думайте о микроконтроллере как об источнике высокочастотного тока между питанием и землей. Байпасная крышка является шунтом для этих токов высокой мощности. Он поддерживает стабильное напряжение местного источника питания, несмотря на шумовой ток. Он должен быть подключен с короткими выводами, чтобы хорошо выполнять свою работу.

Тем не менее, вы хотите, чтобы эти высокочастотные шумовые токи не касались земли. В вашей нижней схеме ваша заземляющая плоскость теперь представляет собой патч-антенну с центральным питанием.

Вот фрагмент недавнего макета, который я сделал:

44-контактное устройство QFP рядом с серединой представляет собой микроконтроллер. Он имеет три пары контактов питания и основного заземления. Их обходят C19, C20 и C26. Это четырехслойная плата, на которой показаны все плоскости слоя 3, кроме заземляющей. Три контакта заземления соединены вместе на верхнем (красном) слое посередине под микро. Эта точка связана с основным заземлением контактными площадками с двойным сквозным отверстием, помеченными SH3.

Устройства SHx — это то, что я называю «шортами». Эти конструкции являются просто соединениями на печатной плате, но позволяют каждой стороне соединения быть отдельной цепью в Eagle. Это гарантирует единую точку соединения между локальной сетью заземления микроконтроллера и основной землей и позволяет мне явно указать, где находится эта точка соединения.

C21 (над микро) шунтирует аналоговое питание и землю. Опять же, крышка байпаса находится непосредственно между двумя контактами питания и заземления. Однако в этом случае контакт аналогового заземления соединяется с основным заземлением переходным отверстием непосредственно на контакте. Это связано с тем, что этот вывод используется в качестве аналогового опорного напряжения для аналого-цифрового преобразователя. Ток обхода по-прежнему протекает в небольшой локальной петле между двумя выводами и C21, но вывод аналогового заземления получает чистое заземление. В этом случае я также отфильтровал аналоговую мощность через катушку индуктивности микросхемы L5.

Соединения питания могут быть немного более запутанными, если вы практикуете хороший обход. Питание 3,3 В — это толстые дорожки, соединяющиеся с C20 (внизу), C19 (слева) и L5 (вверху). C26 (справа) не подключается к источнику питания. Он находится на выводе Vcap для стабилизации внутреннего регулятора напряжения в микросхеме.

Обратите внимание, что соединения кристалла также заземлены на локальную сеть. Кристалл - Y1 (слева), а его фильтр и загрузочные колпачки - C24 и C25. Земля этих колпачков возвращается к локальной земле микроконтроллера, а не к основной земле. Чтобы предотвратить его излучение, вы не хотите, чтобы кварцевые сигналы МГц проходили через основную землю.

Для справки, вот фрагмент схемы, показывающий этот микроконтроллер и его соединения питания, земли и кристалла:

Смысл в том, чтобы обеспечить протекание токов местных контуров по коротким и коротким петлям и не допустить протекания этих токов по основной земле. Основная мощность и токи заземления должны представлять собой только общую мощность и ток заземления, входящие и исходящие из подсистемы.

Обратные токи заземления от цифровых сигналов, входящих в микроконтроллер и выходящих из него в другое место, будут проходить через основную землю. Вот для чего это нужно. Это вызовет некоторое излучение от заземляющего слоя, но намного меньшее, чем если бы локальные токи возбуждали его как патч-антенну.

Я более подробно расскажу об этом на https://electronics.stackexchange.com/a/15143/4512 .

Каждый заземляющий контакт микросхемы должен быть подключен непосредственно к заземляющему слою, как на втором рисунке. Их не следует изолировать, связывать вместе и заземлять в какой-то случайной удаленной точке на плоскости заземления через длинную индуктивную дорожку, как на вашем первом рисунке.

Другой вопрос, находится ли байпасный конденсатор в нужном месте. Также кажется, что у него очень длинный след, ведущий (предположительно) к контакту питания микросхемы. Шунтирующие конденсаторы со сквозным отверстием не обладают самым низким импедансом байпаса, конденсаторы типа SMD лучше. Если вы беспокоитесь о своей компоновке, устраните проблемы с конденсатором, IC просто в порядке с заземленными контактами заземления.