¿Cuál es la mejor manera de diseñar una PCB con osciladores de cristal y MCU?

Me gustaría intervenir con un poco de perspectiva: aquí no estás tratando con nada de alta velocidad. Realmente puede hacer lo que quiera en estas frecuencias y obtener una integridad de señal perfectamente fina. Un par de MHz, incluso un par de decenas de MHz, no causarán ningún problema real.

Especialmente en el lado de cristal de las cosas, no tienes que preocuparte por nada. He tenido diseños donde se colocó el cristal a varios centímetros de distancia de un MCU, y funcionó bien. Lo probé, parece que el cristal está bien acoplado. El diseño de alta velocidad es de 300MHz y una impedancia alta o alta de aproximadamente 100MHz. Ese es aproximadamente el punto en el que el enrutamiento puede comenzar causando distorsiones en el reloj, reflexiones y donde las trazas de PCB ya no se comportarán como elementos de resistencia.

En cualquier diseño sensible al ruido, debe tener en cuenta que:

• Los campos eléctricos y especialmente su tasa de cambio deben minimizarse. Los campos eléctricos son proporcionales al voltaje e inversamente proporcionales a la distancia, por lo que desea maximizar el espaciado entre las líneas que hacen que su voltaje oscile rápidamente
• Los campos magnéticos deben minimizarse. Los campos magnéticos son proporcionales al tamaño del bucle y la tasa de cambio de la corriente, por lo que desea desacoplar todo lo que tenga una alta tasa de cambio de corriente (conversión de potencia, líneas de alimentación IC) con valores de condensador adecuados y desea enrutar las líneas de alimentación tan cerca como sea posible para minimizar el tamaño de los bucles actuales
• Alta impedancia significa baja inmunidad al ruido. Evite las líneas de alta impedancia y, si las tiene, hágalas lo menos susceptibles al ruido. Protéjalos, protéjalos, pero idealmente termínelos con una impedancia baja para que no tenga que lidiar con eso.

Priorice sus líneas de reloj haciendo esto en orden:

1. Coloque la fuente del reloj y los dispositivos compatibles
2. Fuente de reloj envolvente con todos los sumideros de reloj
3. Coloca cualquier estructura de poder esencial
4. Encamine las redes de reloj primero
5. Enrutar otras redes de señal al último
6. Rellene el área en exceso con la estructura de poder, etc.

Una de las claves para tener un buen enrutamiento es una buena ubicación de los componentes. Debe aplastar el reloj para que se acerque lo más posible a la fuente y tener suficiente espacio para proteger los componentes ruidosos o sensibles. Si termina los primeros pasos y no puede avanzar, es posible que tenga que arrancar y volver a enrutar.

Este orden colocará sus relojes en la prioridad más alta para que sus líneas de reloj puedan ser lo más cortas posible. Las líneas de reloj cortas significan menos EMI entre señales, por lo que mejor integridad y confiabilidad de la señal. Además, las líneas más cortas significan que se debe conducir una carga capacitiva más pequeña, lo que resulta en un menor consumo de energía. La única manera de hacer que los diseños de alta velocidad funcionen es priorizando el reloj porque también afecta el tiempo.

Para obtener más información, aquí hay algunas pautas.