enrutamiento de seguimiento de VCC en una placa de dos capas con chip TQFP

Ese es el microcontrolador USB Cypress FX2LP (lo reconozco porque lo uso yo mismo). Si está utilizando el transceptor USB de alta velocidad, entonces debería ir con una placa de 4 capas. Sin ese plano de tierra justo debajo de la capa superior, será casi imposible obtener la impedancia diferencial de 90 ohmios que desea para las líneas D + / D de USB.

enlace indica que 4 capas son necesarias . También establece que se requiere una impedancia controlada, pero en mi experiencia, por lo general, puedes escapar sin ella, siempre y cuando investigues cuidadosamente el apilamiento típico de tu fab y el ancho, el espacio y la altura correctos.

enlace también proporciona más información sobre el cálculo del ancho, el espacio y la altura para las líneas D + y D-.

4 capas no es mucho más caro; Advanced Circuits tiene un acuerdo de 66 por cada 4 tableros de capa que uso bastante a menudo para proyectos que usan ese mismo chip, a diferencia de los 33 contratos de 2 capas.

En lo que respecta a su pregunta real ... use un montón de tapas de derivación, lo más cerca posible de los pines. Si divide la capa inferior para tener VCC y GND, no haga que una traza cruce la división en la capa superior. Mantenga todas las señales de alta velocidad en la capa superior porque la inductancia de la vía puede matar la frágil integridad de la señal que tiene una placa de 2 capas.

Si tu Vcc está correctamente desacoplada es tan buena como la tierra. (¡No hay tal cosa como demasiado desacoplamiento!) No tendría ningún problema en enrutarlo por debajo del chip. Asegúrese de tener capacitores cerca de los pines del chip y mantenga las trazas Vcc lo más cortas posible.

Si te metes en problemas al enrutar algo, podrías usar resistencias de chip de cero ohmios como puentes para mantener las huellas lo más cortas posible.

Así es como he enrutado tablas de 2 capas ...

1. la capa superior es mover señales norte Sur.
2. La capa inferior es para mover las señales de este a oeste.
3. Llene la parte inferior con un plano GND.
4. Enrutar cualquier alta velocidad o trazas especiales.
5. Encamine un solo bus de alimentación Vcc a lo largo del borde exterior de la placa en la capa inferior. Esto viola la regla 2, pero está bien.
6. Todos los rastros de Vcc salen del bus de alimentación y se ejecutan de este a oeste hasta que se acercan al chip. Luego use una vía para llegar a la capa superior y conectarse normalmente.

Por lo general, esto mantiene todas las pistas separadas para que puedas enrutar todo, incluso si esto significa un par de vías adicionales para saltar sobre otras huellas.

estructura de suelo cuadriculada

De acuerdo con las "Directrices de diseño de PCB para reducción de EMI" de Texas Instruments, "Un tablero de dos capas puede lograr el 95% de la efectividad de un tablero de cuatro capas emulando lo que hace que un tablero de cuatro capas sea mejor ".

El truco principal es utilizar ambos la parte superior y la capa inferior de su tablero de 2 capas en una estructura de suelo cuadriculada.

No creo que haga mucha diferencia si enrutas los trazos rápidos en la parte superior o en la parte inferior. De cualquier manera, vas a tener una ranura horrible en el plano de tierra (en el lado opuesto a las trazas de alta velocidad) para obtener la traza de VCC donde debe ir.

En cualquier caso, una estructura de terreno cuadriculada ayuda. Agregue un montón de trazas de GND paralelas a las trazas rápidas que "cosen" o "engrapan" ranuras en el plano de tierra en el lado opuesto. Por ejemplo, los rastreos de GND entre cada 2 rastreos desde el conector de la izquierda hasta el chip de la derecha se verían como:

(capa superior)

O---(Vreg)---o----------| (Vcc)
                        |
O-----------------------| (high-speed data)
    o--------------o    | (a ground stitch trace)
O-----------------------| (high-speed data)
                        |
O-----------------------| (high-speed data)
    o--------------o    | (another ground stitch trace)
O-----------------------| (high-speed data)
                        |
             o----------| (VCC)

y

O     o      o (VCC)
             |
O            |
    o        |     o (ground stitch via)
O            |
             |
O            |
    o        |     o (ground stitch via)
O            |
             |
             o

(- capa inferior, como se ve mirando a través de la capa superior)

He visto una regla general que a menudo es adecuada una traza de tierra adicional por cada 2 trazas de datos, lo que aumenta el número de trazas en un 50%, como se muestra arriba. (En teoría, una traza de tierra adicional para cada traza de datos, duplicando el número de trazas, sería un poco mejor). Por lo general, la "traza de punto de tierra" es completamente invisible en el tablero final, porque está completamente ahogado por un pour de cobre de GND en la misma capa. La única evidencia de este diseño son las vías dispersas por todo el tablero. conectando GND vierte en la capa superior a GND vierte en la capa inferior.

precios de 4 capas

p.s .: Usted tiene toda la razón acerca del costo sorprendentemente alto de los tableros de 4 capas de la mayoría . Sin embargo, ¿ha visto la lista de fabs de PCB en enlace ? Algunos tienen precios relativamente bajos para tableros de 4 capas si está dispuesto a esperar por 6 semanas (!) - por ejemplo, a partir de 2013, OSH Park dice "orden de 4 capas: $ 10 por pulgada cuadrada para tres copias de su diseño. Por ejemplo, una tabla de 2 pulgadas cuadradas cuesta $ 20 [más gastos de envío] y obtendrás tres copias de tu tablero ".

referencias de estructura de suelo cuadriculadas

"Un tablero de dos capas puede lograr el 95% de la efectividad de un tablero de cuatro capas emulando lo que hace mejor a un tablero de cuatro capas ". Instrumentos Texas. "Pautas de diseño de PCB para EMI reducido" .

"La estructura de suelo cuadriculada funciona casi tan bien como el plano de tierra, en lo que se refiere a minimizar el área de bucle ". pag. 7 Tom Williamson. "Diseño de sistemas de microcontroladores para entornos eléctricamente ruidosos" . Intel Application Note AP-125. 1993.

"AVR040: Consideraciones de diseño de EMC" enlace

Ross Carlton, Greg Racino, John Suchyta. "Mejora del rendimiento de inmunidad transitoria de las aplicaciones basadas en microcontroladores" . 2005.