¿Cómo debo separar la DGND y la AGND?

  

En el PCB de señal mixta, la tierra analógica y digital debe estar separada   como la siguiente imagen:

Ese diagrama se parece a la Figura 3 de la "partición y diseño de una pcb de señal mixta" artículo de Henry W. Ott en la revista "diseño de circuito impreso" ( Junio de 2001).

En la misma página que el diagrama, Ott dice "¿Por qué necesitamos dividir el plano de tierra ...? ¡La respuesta es que no! Por lo tanto, prefiero el enfoque de usar solo un plano de tierra y particionar el PCB en secciones digitales y analógicas ".

Más adelante en el artículo, Ott dice que "en casi todos los casos, tanto el rendimiento funcional como el rendimiento de EMC de la placa serán mejores con el plano de tierra único [que con] los planos de tierra dividida".

Use un plano de tierra sólido no dividido debajo de las partes analógica y digital de la placa.

  

Qué capa y cómo debo enrutar las fuentes analógicas (1V8,3V3) y   ¿Motivos para el MCU ADC?

Aunque muchas partes BGA solo requieren 4 capas, a primera vista parece que este paquete BGA en particular requiere un mínimo de 6 capas .

Un pila de capas para tablas de 6 capas es

1 signal
2 signal
3 power
4 ground
5 signal
6 signal

Como se muestra en la documentación a la que ya has vinculado: El plano de tierra es un plano de suelo sólido no dividido: con orificios alrededor de vías que solo pasan, conexiones vendidas a vías de GND y alivio térmico alrededor de orificios de GND. El plano de potencia se corta en las distintas fuentes de alimentación necesarias para diferentes regiones de la placa, con orificios similares. (A veces es mejor enrutar voltajes de potencia menos comunes en las capas de señal de la placa, en lugar de cortarlos del plano de potencia).

  

en la ... capa inferior ... ¿Puedo colocar allí también el oscilador de cristal?

La gran mayoría de los sistemas que he visto tienen todos los componentes de un oscilador Pierce (el inversor, el cristal , dos condensadores y, a veces, una resistencia en serie) todos en el mismo lado de una PCB.

Sin embargo, he visto un sistema donde el cristal estaba en el lado opuesto (Hamish Kellock OH2GAQ) y un papel que parece recomendar colocar los dos condensadores en el lado opuesto ("Pautas de diseño de PCB para EMI reducidas de Texas Instruments") .

Así que estoy bastante seguro de que el oscilador oscilará con el cristal en el lado opuesto del inversor. Como siempre, la EMI emitida (y la susceptibilidad del oscilador al ruido exterior) es proporcional al área del bucle. La mayoría de las veces, se vuelve más grande (peor) si pones el cristal en el lado opuesto. (No sé si su paquete BGA en particular es una de las excepciones).

Estás haciendo dos preguntas separadas aquí

• ¿Puedo colocar componentes pasivos en la 4ª capa y también puedo colocar el cristal allí?

  

Esto dependerá de sus capacidades de producción, ya que algunas casas de construcción no están equipadas para manejarlo. Pero, asumiendo que la facilidad que usas puede. Hay varias ventajas de tener componentes en ambos lados de la PCB. Ahorra espacio y puede permitirle colocar el desacoplamiento más cerca de donde lo desee.

     

Por lo general, coloco una mezcla de componentes de montaje en superficie en la parte superior de la placa y luego la soldadura por flujo. A continuación, coloco los componentes de montaje en superficie (SMT) en la parte inferior de la placa en su lugar. Intento limitarlos al tamaño 0805 y mayores y los coloco de manera que estén a 90 grados de la dirección de desplazamiento sobre la ola para minimizar los problemas de soldadura. Finalmente coloco componentes convencionales de orificio pasante (PTH no SMT) en la parte superior del tablero. La PTH del lado superior y el SMT del lado inferior se sueldan juntos en la soldadura por flujo.

• En segundo lugar, preguntaste sobre los planos de tierra y de potencia.

  

Excepto en circunstancias especiales, generalmente no estamos demasiado preocupados por tratar de mantener las impedancias controladas en las pistas. Lo que nos interesa es minimizar el área de bucle. Esto se debe a que un bucle conduce a la inductancia.

     

En frecuencias altas para minimizar la energía en una señal (y, por lo tanto, el ruido que puede generar), la corriente de retorno querrá un flujo que minimice esta área. Una posibilidad es considerar individualmente cada bucle de corriente y colocar la pista 0V de retorno directamente debajo de la pista de señal. Por lo tanto, la señal está saliendo en la parte superior del tablero y regresando en la parte inferior del tablero directamente debajo de la señal saliente.

     

Usted ve esto en algunos tableros; por ejemplo, las fuentes de alimentación de modo conmutado, pero para los circuitos digitales generales, esto no es práctico ya que rápidamente se vuelve demasiado difícil de entender todas las rutas de retorno.

     

Es por eso que tenemos planos de tierra: porque si el área completa es de 0 V, la corriente de retorno naturalmente encontrará la ruta óptima.

     

La razón por la que cruzar planos de tierra dividida es una mala idea es que estás forzando la corriente a fluir en un bucle grande, ya que no hay una ruta directa para la corriente de retorno; Tiene que encontrar un camino indirecto.

Mi preferencia personal sería tener las señales de la capa superior tratando de mantener las señales analógicas y digitales lo más separadas posible. Esto puede ser fácil si el único punto donde lo analógico se encuentra con lo digital es en un ADC. Dependiendo de la cantidad de circuitos analógicos, podemos tener un solo plano 0VD o el 0VA puede estar en una capa de señal con las conexiones analógicas y digitales unidas en un solo punto cerca del ADC.

Los motivos no están restringidos a ninguna capa. Los componentes pueden aplicarse a cualquier lado. El cristal que se encuentra en el modo paralelo es de alta impedancia y una corriente cercana a cero, por lo que no es un radiador significativo, pero la impedancia de entrada del CMOS está determinada por una resistencia de realimentación ~ > 1M para el osc. El diseño, será algo sensible al ruido callejero. No se permiten pistas lógicas de alta velocidad entre el Xtal y el plano de tierra.

El acoplamiento de ruido parásito es efectivamente de unos pocos pF y depende del tamaño. El blindaje Gnd actúa como un divisor de derivación capacitivo para desviar el ruido.

La idea detrás de una base separada es minimizar el cambio de terreno de los picos transitorios de las altas corrientes de transición y la respuesta de impedancia reactiva de la pista. El ruido de tierra analógico debe ser nulo con respecto a la tierra lógica en el ADC y luego propagarse desde allí, donde el ruido se elevará desde fuentes dispersas. El aislamiento físico fuerza la corriente en caminos separados hasta cierto punto y el A & La separación del plano de tierra D determina el acoplamiento capacitivo entre sí, que es pequeño con una separación grande.

La conexión de la tapa del oscilador a la salida CMOS conducirá algo de corriente. Ic = C dV / dt v.g. = 10pF 3V / 1nS = 30mA pico y, a menudo, limitado con una resistencia interna o externa de 1K.

La conexión de tierra a otras capas se hace mejor con 3 o más microvias para reducir a través de la inductancia cuando se trata de corrientes de alta dI / dt.

  

En la PCB de señal mixta, la tierra analógica y digital debe estar separada como la siguiente imagen.

La parte izquierda de la imagen muestra las señales de señales que cruzan los planos divididos, mientras que la parte derecha de la imagen muestra las señales de señales que evitan la cruz sobre los planos divididos. Pero el punto importante es ¿por qué debo evitar que las pistas de señales crucen los planos divididos? A medida que verifica la acumulación (sección transversal) del PWB / PCB, algunas de las capas específicas dicen TOP, INNER LAYER 1 solo admitirán la impedancia de pista controlada de, por ejemplo, 50 ohmios. Este 50 ohmios se logra con respecto a la capa por debajo o por encima de la cual actúa como referencia. Y cuando obliga a una pista de señal o un grupo de pistas a pasar sobre los planos divididos, como se muestra en la parte izquierda de la imagen, la parte de la pista que está arriba / abajo dividida no será de 50 ohmios, lo que causará reflexión y perturbará la integridad de la imagen. señal. Eche un vistazo a Página 8

  

¿Qué capa y cómo debo enrutar las fuentes analógicas (1V8,3V3) y las bases para el ADC de MCU?

Asegúrese de que las fuentes analógicas de 1.8V y 3.3V se mantengan alejadas de la parte de la parte digital y la sección de la fuente de alimentación de la placa, y de la capa que elija para enrutarlas, debe ser una referencia correcta de estos suministros.