คำแนะนำเค้าโครงเค้าโครง PCB PCB ที่แข่งขันกัน

สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับคำถามนี้: โครงร่างออสซิลเลเตอร์คริสตัลของฉันเป็นอย่างไร

ฉันพยายามจัดวางคริสตัล 12MHz สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ ฉันได้อ่านคำแนะนำหลายอย่างโดยเฉพาะสำหรับคริสตัลรวมถึงการออกแบบความถี่สูง

ส่วนใหญ่พวกเขาดูเหมือนจะเห็นด้วยกับบางสิ่ง:

1. เก็บร่องรอยให้สั้นที่สุด
2. รักษาคู่การติดตามที่แตกต่างให้ใกล้เคียงกับความยาวเท่าที่จะเป็นไปได้
3. แยกคริสตัลออกจากสิ่งอื่น
4. ใช้ระนาบพื้นดินใต้คริสตัล
5. หลีกเลี่ยงจุดแวะสำหรับสายสัญญาณ
6. หลีกเลี่ยงการโค้งงอมุมขวาบนร่องรอย

นี่คือเค้าโครงของสิ่งที่ฉันมีอยู่ในปัจจุบันสำหรับคริสตัลของฉัน:

สีแดงหมายถึงทองแดง PCB ด้านบนและสีน้ำเงินเป็นเลเยอร์ PCB ด้านล่าง (เป็นการออกแบบ 2 ชั้น) กริดคือ 0.25 มม. มีระนาบกราวด์ที่สมบูรณ์ใต้คริสตัล (เลเยอร์สีน้ำเงิน) และการล้อมรอบคริสตัลนั้นเป็นพื้นดินที่ผูกติดกับระนาบกราวด์ล่างโดยใช้จุดแวะหลายจุด การติดตามการเชื่อมต่อกับพินที่อยู่ถัดจากพินนาฬิกาสำหรับการตั้งค่าภายนอกของ uC ควรจัดขึ้นที่ ~ 5V และการรีเซ็ตจะเปิดขึ้นเมื่อมีการลัดวงจร

ยังมีคำถามอีกสองสามข้อที่ฉันมี:

1. ฉันเห็นเลย์เอาต์ที่แนะนำเล็กน้อยซึ่งวางตัวเก็บประจุโหลดใกล้กับ IC และอื่น ๆ ซึ่งวางไว้ที่ด้านไกล ฉันสามารถคาดหวังความแตกต่างระหว่างสองแบบและแบบใดที่แนะนำ (ถ้ามี)
2. ฉันควรถอดระนาบกราวด์ออกจากใต้ร่องรอยสัญญาณโดยตรงหรือไม่? ดูเหมือนว่าจะเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการลดความจุของกาฝากในสายสัญญาณ
3. คุณจะแนะนำร่องรอยที่หนาหรือบางกว่านี้ไหม? ปัจจุบันฉันมีร่องรอย 10mil
4. ฉันควรนำสัญญาณนาฬิกาสองสัญญาณมารวมกันเมื่อใด ฉันเคยเห็นคำแนะนำว่าทั้งสองเส้นนั้นมุ่งตรงเข้าหากันก่อนที่จะมุ่งไปที่ uC และอื่น ๆ ที่พวกเขาอยู่ห่างกันและนำมารวมกันอย่างช้าๆเหมือนที่ฉันมีอยู่ในปัจจุบัน

นี่เป็นเค้าโครงที่ดีหรือไม่? จะปรับปรุงได้อย่างไร?

แหล่งข้อมูลที่ฉันได้อ่านมาแล้ว (หวังว่านี่จะครอบคลุมพวกเขาส่วนใหญ่ฉันอาจหายไปบางส่วน):

1. คำแนะนำของ TI สำหรับแนวทางโครงร่างความเร็วสูง
2. ข้อพิจารณาเกี่ยวกับการออกแบบฮาร์ดแวร์ AVR ของ Atmel
3. แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดของ Atmel สำหรับโครงร่าง PCB ของออสซิลเลเตอร์

แก้ไข:

ขอบคุณสำหรับคำแนะนำของคุณ ฉันได้ทำการเปลี่ยนแปลงเค้าโครงของฉันต่อไปนี้:

1. ชั้นล่างใต้ uC กำลังถูกใช้เป็นระนาบกำลังไฟ 5V และชั้นบนสุดเป็นระนาบกราวน์ท้องถิ่น ระนาบกราวด์มีเพียงครั้งเดียวผ่านไปยังระนาบกราวด์ทั่วโลก (ชั้นล่าง) ที่ 5V เชื่อมต่อเข้าด้วยกันกับแหล่งกำเนิดและมีตัวเก็บประจุเซรามิก 4.7uF ระหว่างสอง ทำให้การกำหนดเส้นทางและพลังงานง่ายขึ้นมาก!
2. ฉันได้ลบองค์ประกอบพื้นดินด้านบนลงใต้คริสตัลโดยตรงเพื่อป้องกันการลัดวงจรของปลอกคริสตัล
3. @RussellMcMahon ฉันไม่แน่ใจว่าคุณหมายถึงอะไรโดยการลดพื้นที่วนรอบ ฉันได้อัปโหลดเลย์เอาท์ที่ได้รับการแก้ไขแล้วซึ่งฉันได้นำลีดเดอร์ของคริสตัลมารวมกันก่อนที่จะส่งไปยัง uC นี่คือสิ่งที่คุณหมายถึง?
4. ฉันไม่แน่ใจว่าฉันจะทำห่วงวงแหวนป้องกันให้สมบูรณ์รอบ ๆ คริสตัลได้อย่างไร (ตอนนี้มันเป็นรูปตะขอ) ฉันควรเรียกใช้จุดแวะสองจุดเพื่อเชื่อมต่อปลาย (แยกจากพื้นโลก), ลบวงแหวนบางส่วนหรือเพียงแค่ปล่อยมันตามที่มันเป็น?
5. ฉันควรจะเอาพื้นโลกออกจากใต้คริสตัล / ฝาครอบ

ตำแหน่งของคุณไม่เป็นไร

การกำหนดเส้นทางการติดตามสัญญาณคริสตัลของคุณนั้นใช้ได้

การต่อสายดินของคุณไม่ดี โชคดีที่การทำให้ดีขึ้นจริงทำให้การออกแบบ PCB ของคุณง่ายขึ้น จะมีเนื้อหาความถี่สูงที่สำคัญในไมโครคอนโทรลเลอร์ส่งคืนกระแสและกระแสผ่านแคปคริสตัล สิ่งเหล่านี้ควรอยู่ในพื้นที่และไม่อนุญาตให้ไหลผ่านระนาบพื้นหลัก หากคุณไม่หลีกเลี่ยงสิ่งนั้นคุณจะไม่มีระนาบกราวด์อีกต่อไป แต่เป็นเสาอากาศปะต่อกลาง

ผูกพื้นดินทั้งหมดที่เกี่ยวข้องทันทีกับไมโครเข้าด้วยกันที่ชั้นบนสุด ซึ่งรวมถึงหมุดกราวน์ของไมโครและด้านกราวด์ของแคปคริสตัล แล้วเชื่อมต่อสุทธินี้ไประนาบพื้นหลักเฉพาะในสถานที่แห่งหนึ่ง วิธีนี้กระแสความถี่สูงที่เกิดจากไมโครและคริสตัลอยู่บนเครือข่ายท้องถิ่น กระแสที่ไหลผ่านการเชื่อมต่อกับระนาบหลักเท่านั้นคือกระแสย้อนกลับที่เห็นโดยส่วนที่เหลือของวงจร

สำหรับเครดิตพิเศษดังนั้นสิ่งที่คล้ายกันกับกำลังสุทธิของไมโครให้วางสองฟีดจุดใกล้กันจากนั้นใส่ฝาเซรามิก 10 µF หรือขวาระหว่างสองทันทีที่ด้านไมโครของฟีดคะแนน ฝาปิดจะกลายเป็นระบบแยกระดับที่สองสำหรับพลังงานความถี่สูงไปจนถึงกระแสพื้นดินที่เกิดจากวงจรไมโครและความใกล้ชิดของจุดป้อนจะลดระดับไดรฟ์เสาอากาศแพทช์ในการป้องกันสิ่งอื่น ๆ

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมโปรดดูที่https://electronics.stackexchange.com/a/15143/4512

เพิ่มการตอบสนองต่อเค้าโครงใหม่ของคุณ:

นี่เป็นการดียิ่งขึ้นที่กระแสความถี่สูงจะถูกเก็บไว้ในระนาบกราวน์หลัก นั่นควรลดการแผ่รังสีโดยรวมจากบอร์ด เนื่องจากเสาอากาศทั้งหมดทำงานอย่างสมมาตรในฐานะเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณซึ่งจะช่วยลดความไวต่อสัญญาณภายนอกของคุณ

ฉันไม่เห็นความจำเป็นที่จะต้องแกะรอยดินจากแคปคริสตัลกลับไปที่ไมโครดังนั้นไขมัน มีอันตรายเล็กน้อยในนั้น แต่ไม่จำเป็น กระแสน้ำค่อนข้างเล็กดังนั้นแม้เพียงแค่ 8 ไมล์เท่านั้นก็จะดี

ฉันไม่เห็นจุดที่เสาอากาศเจตนาลงมาจากคริสตัลแคปและพันรอบคริสตัล สัญญาณของคุณอยู่ด้านล่างซึ่งจะเริ่มดังก้อง แต่เพิ่มเสาอากาศฟรีเมื่อไม่มีการส่งสัญญาณ RF หรือการรับสัญญาณไม่ได้เป็นความคิดที่ดี เห็นได้ชัดว่าคุณกำลังพยายามใส่ "การ์ดวงแหวน" รอบคริสตัล แต่ไม่ได้ให้เหตุผลว่าทำไม นอกจากว่าคุณจะมี dV / dt ใกล้เคียงสูงมากและมีผลึกที่ไม่ดีไม่มีเหตุผลที่พวกเขาจำเป็นต้องมีวงแหวนป้องกัน

ดูบันทึกการใช้งานของ Atmel AVR186 "แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับโครงร่าง PCB ของออสซิลเลเตอร์" ที่http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-8128-Best-Practices-for-the-PCB- เค้าโครงของ Oscillators_ApplicationNote_AVR186.pdf

วางฝาปิดโหลดไว้ถัดจาก IC ระหว่าง IC และคริสตัล รักษาร่องรอยของ XTALI, XTALO ให้สั้น แต่ลดการคัปปลิ้งของพวกเขาให้เล็กลงโดยรักษาร่องรอยให้ห่างจากกันและกันมากที่สุด หากคุณต้องการให้ร่องรอยยาวเกินกว่าครึ่งนิ้วให้วางสายกราวด์ไว้ระหว่างกันเพื่อฆ่าประจุไฟฟ้าไขว้ ล้อมรอบร่องรอยด้วยพื้นดินทุกด้านและวางระนาบกราวด์ไว้ใต้สิ่งทั้งปวง

เก็บร่องรอยไว้สั้น ๆ