Recomendaciones de diseño de Crystal PCB de la competencia

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Esto está relacionado con esta pregunta: ¿Cómo está mi diseño de oscilador de cristal?

Estoy tratando de diseñar un cristal de 12MHz para un microcontrolador. He estado leyendo varias recomendaciones específicamente para los cristales, así como para el diseño de alta frecuencia.

En su mayor parte, parecen estar de acuerdo en algunas cosas:

  1. Mantenga los rastros lo más cortos posible.
  2. Mantenga los pares de trazas diferenciales lo más cerca posible de la misma longitud.
  3. Aísla el cristal de cualquier otra cosa.
  4. Usa planos de tierra debajo del cristal.
  5. Evita las vías para las líneas de señal.
  6. Evita las curvas en ángulo recto en las trazas

Aquí está el diseño de lo que tengo actualmente para mi cristal:

ElrojorepresentalaPCBdecobresuperioryelazuleslacapadePCBinferior(esundiseñode2capas).Larejillaesde0,25mm.Hayunplanodetierracompletodebajodelcristal(capaazul),yalrededordelcristalhayunatierraunidaalplanodetierrainferiormediantevariasvías.LatrazaqueseconectaalpinalladodelospinesdelrelojesparaelrestablecimientoexternodelauC.Debemantenersea~5V,yseiniciaunreiniciocuandoserealizauncortocircuitoatierra.

Todavíahayalgunaspreguntasquetuve:

  1. HevistoalgunosdiseñosrecomendadosquecolocanloscondensadoresdecargamáscercadelICyotrosqueloscolocanenelladoopuesto.¿Quédiferenciaspuedoesperarentrelasdosycuáleslarecomendada(silahay)?
  2. ¿Deboeliminarelplanodetierradirectamentedebajodelosrastrosdeseñal?Parecequeesaseríalamejormaneradereducirlacapacitanciaparásitaenlaslíneasdeseñal.
  3. ¿Recomendaríastrazasmásgruesasomásdelgadas?Actualmentetengo10milrastros.
  4. ¿Cuándodebounirlasdosseñalesdelreloj?Hevistorecomendacionesenlasquelasdoslíneassedirigenesencialmenteunahacialaotraantesdedirigirsealaunidaddecontrol,yotrasdondesemantienenseparadasyseunenlentamente,comolohagoactualmente.

¿Esesteunbuendiseño?¿Cómopodríamejorarse?

Fuentesqueheleídohastaahora(esperoqueestocubralamayoríadeellas,esposiblequemefaltenalgunas):

  1. Recomendaciones de TI para directrices de diseño de alta velocidad
  2. Consideraciones de diseño de hardware AVR de Atel
  3. Las mejores prácticas de Atmel para el diseño de PCB de osciladores

edit:

Gracias por tus sugerencias. He realizado los siguientes cambios en mi diseño:

  1. La capa inferior debajo de la uC se está utilizando como un plano de potencia de 5 V y la capa superior es un plano de tierra local. El plano de tierra tiene una sola vía al plano de tierra global (capa inferior) donde los 5 V se unen a la fuente, y hay un condensador de cerámica de 4.7 uF entre los dos. ¡Ha facilitado mucho el enrutamiento y la potencia!
  2. He quitado los elementos de tierra superiores directamente debajo del cristal para evitar un cortocircuito en la carcasa de cristal.
  3. @RussellMcMahon, no estoy seguro de a qué se refiere exactamente con minimizar el área de bucle. He cargado un diseño revisado donde reúno los cables de cristal antes de enviarlos a la unidad de control. ¿Es esto lo que quisiste decir?
  4. No estoy completamente seguro de cómo puedo completar el bucle de mi anillo protector alrededor del cristal (en este momento es una especie de forma de gancho). ¿Debo ejecutar dos vías para conectar los extremos (aislados del terreno global), quitar el anillo parcial o simplemente dejarlo como está?
  5. ¿Debo eliminar el terreno global de debajo del cristal / tapa?

    
pregunta helloworld922

2 respuestas

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Tu ubicación está bien.

Su enrutamiento de las trazas de la señal de cristal está bien.

Tu conexión a tierra es mala. Afortunadamente, hacerlo mejor en realidad facilita el diseño de su PCB. Habrá un contenido significativo de alta frecuencia en las corrientes de retorno del microcontrolador y las corrientes a través de las tapas de cristal. Estos deben estar contenidos localmente y NO se debe permitir que fluyan a través del plano de tierra principal. Si no lo evita, ya no tendrá un plano de tierra sino una antena de parche central.

Ate todo el terreno inmediatamente asociado con el micro juntos en la capa superior. Esto incluye las clavijas de conexión a tierra del micro y el lado de conexión a tierra de las tapas de cristal. Luego conecte esta red al plano de tierra principal en un solo lugar . De esta manera, las corrientes de bucle de alta frecuencia causadas por el micro y el cristal permanecen en la red local. La única corriente que fluye a través de la conexión al plano de tierra principal son las corrientes de retorno observadas por el resto del circuito.

Para obtener crédito adicional, entonces algo similar con la red eléctrica de la micro, coloque los dos puntos de alimentación individuales uno cerca del otro, luego coloque una tapa de cerámica de 10 µF aproximadamente entre los dos inmediatamente en el lado micro de los puntos de alimentación. La tapa se convierte en una derivación de segundo nivel para la potencia de alta frecuencia a las corrientes de tierra producidas por el micro circuito, y la proximidad de los puntos de alimentación reduce el nivel de transmisión de la antena de parche de lo que sea que se escape a sus otras defensas.

Para obtener más información, consulte enlace .

Añadido en respuesta a su nuevo diseño:

Esto es definitivamente mejor, ya que las corrientes de bucle de alta frecuencia se mantienen del plano de tierra principal. Eso debería reducir la radiación general del tablero. Dado que todas las antenas funcionan de forma simétrica como receptores y transmisores, también reduce su susceptibilidad a las señales externas.

No veo la necesidad de hacer un seguimiento del terreno desde las tapas de cristal hasta el micro tan gordo. Hay poco daño en ello, pero no es necesario. Las corrientes son bastante pequeñas, por lo que incluso un rastro de 8 mil estará bien.

Realmente no veo el punto de la antena deliberada que baja de las tapas de cristal y se envuelve alrededor del cristal. Sus señales están muy por debajo de donde empezará a resonar, pero no es una buena idea agregar antenas gratuitas cuando no se pretende una transmisión o recepción de RF. Aparentemente, usted está tratando de poner un "anillo de guardia" alrededor del cristal, pero no dio ninguna justificación por qué. A menos que tenga un dV / dt cercano muy alto y cristales mal hechos, no hay razón para que tengan anillos de protección.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Eche un vistazo a la nota de aplicación AVR186 de Atmel, "Mejores prácticas para el diseño de osciladores de PCB" en enlace

Coloque las tapas de carga al lado del IC; entre el IC y el cristal. Mantenga las huellas XTALI, XTALO cortas pero minimice su acoplamiento capacitivo manteniendo las trazas lo más alejadas posible entre sí. Si necesita hacer trazas de más de media pulgada, coloque un cable de conexión a tierra entre ellas para eliminar la capacidad cruzada. Rodee los rastros con tierra en todos los lados y coloque un plano de tierra debajo de todo.

Mantenga las huellas cortas.

    
respondido por el PkP

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