Роз'єднання конденсаторів на нижньому шарі?

Я використовую конденсатори для роз'єднання 0,01 мкФ у пакеті 0805 для кожної пари V _cc / GND моїх CPLD . Так, загалом близько восьми конденсаторів). Мені здається, що трохи простіше маршрутизувати плату, якщо конденсатори для роз'єднання розміщуються на нижньому шарі та підключаються до штифтів V _cc та GND CPLD / MCU за допомогою віасів .

Це хороша практика? Я розумію, що мета - мінімізувати струм між мікросхемою та конденсатором.

Мій нижній шар також виконує функцію ґрунтової площини. (це двошарова дошка, тому у мене немає площини V _куб.см ), і тому мені не потрібно підключати заземлюючий штифт конденсатора за допомогою ВІА. Очевидно, що GND-контакт мікросхеми підключається за допомогою via. Ось малюнок, який ілюструє це краще:

Товстий слід, що йде до конденсатора, становить V _cc (3,3 В) і пов'язаний з іншим товстим слідом, який надходить прямо від джерела живлення. Я надаю V _cc всі конденсатори таким чином. Чи є гарною практикою з'єднувати всі конденсатори, що відокремлюються, таким чином, або у мене виникнуть проблеми в дорозі?

Альтернативний спосіб, який я бачив, як використовується, полягає в тому, що є єдиний слід для V _cc і інший для GND, який працює від джерела живлення. Потім конденсатори, що відокремлюються, потім "натискають" на ці сліди. Я помітив, що в тому підході не було ґрунтової площини - просто товстий V _cc та сліди GND, що бігають з однієї точки. Трохи на зразок мого підходу V _cc, описаного в попередньому пункті, але також прийнятого для GND.

Який підхід був би кращим?

Малюнок 2

Малюнок 3

Ось ще кілька фотографій конденсаторів, що відокремлюються. Я думаю, що з них найкращим є той, де конденсатор знаходиться у верхньому шарі - ви згодні?

Я, очевидно, знадобиться через його для штифта GND, якщо я хочу, щоб він підключився до заземлення. Щодо значення, то в документації Altera було вказано 0,001 мкФ до 0,1 мкФ і я встановив 0,01 мкФ. На жаль, незважаючи на те, що я подумки зазначив, що мені знадобиться інший конденсатор розміром менше 3 см, я не пам’ятав, щоб реалізувати його на схемі. Виходячи з пропозицій тут, я також додаю 1 конденсатор UF паралельно до кожної пари Vdd / GND.

Щодо потужності - я буду використовувати 100 логічних елементів для 100-бітового регістра зсуву. Частота роботи значною мірою залежить від інтерфейсу SPI MCU, який я буду використовувати для читання регістра зсуву. Я буду використовувати найповільнішу частоту, яку дозволяє AVR Mega 128L для SPI (тобто 62,5 кГц). Мікроконтролер буде працювати на 8 МГц, використовуючи свій внутрішній генератор.

Читаючи відповіді нижче, я зараз дуже стурбований своїм основним рівнем. Якщо я розумію відповідь Оліна, я не повинен підключати штифт GND кожного конденсатора до площини заземлення. Натомість я повинен підключити шпильки GND до основної мережі GND на верхньому шарі, а потім підключити цю мережу GND до основної віддачі. Чи я тут правильний?

Якщо це так, чи повинен я взагалі мати земну площину? Єдині інші мікросхеми на платі - це MCU та інший CLPD (однак той самий пристрій). Крім цього, це лише купа заголовків, з'єднувачів та пасивних елементів.

Ось CPLD з 1 uF конденсаторами та зірковою мережею для V _куб . Чи схоже це на кращий дизайн?

Зараз я хвилююся, що точка зорі (або зона) буде перешкоджати заземленню, оскільки вони знаходяться на одному шарі. Також зауважте, я підключаю V _{куб. См} до простого штифта V _{кубічного} конденсатора . Це добре чи слід підключити V _куб до кожного конденсатора окремо?

О, і, будь ласка, не заперечуйте нелогічне маркування конденсаторів. Я зараз це виправлю.

$V_{DD}/V_{SS}$
$\mu$

Редагувати
Третій скріншот, безумовно, найкращий, розв'язуючий. (Я навіть дозволив би слідам піти прямо вниз.) Я не бачу жодної проблеми з земною площиною, а також з підключенням до неї віясів. Просто не розміщуйте проміжку між кришкою та шпильками CPLD. Відстань обмежень-CPLD має бути дуже коротким, по можливості ще коротшим! :-)

редагувати 2
Спочатку я не звертав уваги на пакет, але ваш четвертий скріншот робить це очевидним: пакети ваших шапок величезні . Я бачу, як Марк також зробив помітку про це, і я погоджуюся з ним: переключись на менший розмір. 0402 досить стандартний в наші дні, і ваш магазин з монтажу друкованих плат може також виконати 0201. ( AVX має 10nF X7R в пакеті 0201.) Менший пакет дозволить розмістити конденсатор ближче до ІМС, але все ще залишить місце для сусідніх слідів.

Подальше читання
Вибір конденсаторів MLC для обходу / роз'єднання програм . Документ AVX з
використанням конденсаторів роз'єднання . Cypress документ

Я погоджуюся, що загалом це не велика справа, якщо обхідні ковпачки ставлять на іншій стороні плати від чіпа, який вони обходять. З пакетами BGA це єдиний спосіб обійти деякі пари потужності / заземлення. Справа в тому, щоб мінімізувати цикл обхідного ковпачка. Якщо найкращий спосіб досягти цього - покласти обхідний ковпачок під чіп, то це все в порядку.

Однак у вашому випадку це не має сенсу. У верхньому шарі, де була б кришка, у вас немає нічого, тому підключіть її безпосередньо до штифтів і додайте її до основного шару.

Є ще одна причина, що мені не подобається ваш макет незалежно від обходу. Ви здійснюєте з'єднання між штифтом заземлення мікросхеми та заземленою стороною обхідного ковпачка в межах основної площини заземлення. Тепер у вас є патч-антена з центральним живленням замість площини заземлення. Спробуйте утримати струми високої частоти від площини заземлення. Переконайтеся, що петля між мікросхемою та ковпачком байпаса є такою короткою, наскільки ви розумно можете це зробити, а потім з'єднайте наземну частину цієї петлі з основною сіткою заземлення в одному місці. Те ж саме стосується силової частини петлі. Це підтримує високочастотні струми, що містяться, зберігаючи при цьому хороші заземлення та живлення. Це не має значення для обходу, але це має значення щодо викидів в РФ.

Мета (як відомо) - забезпечити якомога менший імпеданс між потужністю та землею, тому важливо зберегти сліди (від штифта до конденсатора) якомога коротше. Дошка з 4 або більше шарами набагато простіше домогтися хороших високочастотних характеристик, але обережно це можна зробити на двошаровій дошці.

Я зробив досить багато двошарових тестових плат FPGA і використовую метод, який Стівен згадує з кришкою та слідами на одному шарі - зазвичай я використовував би 100nF та 10nF прямо поруч один з одним на кожному наборі шпильок живлення (найближчі 10nF до шпильок) з парою 1uF і 10uF далі.

Якщо ви використовуєте віаси у наведеній вище конструкції, то в ідеалі перше, що зустрічаються сліди - це конденсатор, а не віас (тобто, як було сказано вище, але з віасом). Отже, у вашій вище конструкції, якщо у вас є колодки конденсатора між шпильками та vias, і прямо поруч із віасом (тобто жодних слідів, як, наприклад, це розширення колодки), ви створюєте якомога меншу петлю. Якщо у вас є ковпачок на нижній стороні (дуже часто вони мають "під" ІМС з віасом на землю / силову площину), тоді просто продовжуйте дуже короткий шлях до через від штифта, а потім ковпачок прямо поруч із в'їздом на інший сторона.

Важливим є утримання імпедансу на широкій смузі. Конденсатори різних значень мають різний коефіцієнт SRF (саморезонансні частоти), як правило, чим більший ковпак, тим нижчий коефіцієнт коефіцієнта керування. Тому розміщення, наприклад, 2 x 1uF, 4 x 100nF, 8 x 10nF на ваших рейкових системах CPLD / FPGA допоможе забезпечити це. Якщо ви подивитеся на нотатки програми постачальника або схему плати розробників, ви повинні побачити систему розв’язки, досить схожу на описану вище.

Ось приклад опору конденсатора над частотою (з документа TI ):

Кришка вгорі або внизу не має жодної реальної різниці, якщо вам потрібно скористатися обома способами.

У цьому випадку кришка знизу добре, оскільки ви отримуєте пряме заземлення, а використання через або еквівалент неминуче.

Але ви кажете, що розумієте, що мета полягає в тому, щоб мінімізувати цикл між чіпом і шапкою - і тоді ви зробите непотрібне. Він не дуже великий, але набагато більший, ніж потрібно. Ви біжите від шапки, під колодки IC до війта, а потім знову до IC колодок. Ви можете або поставити виворіт на зовнішній стороні ІС поруч із кришкою, щоб у йоі було близько нульового циклу між ковпачком та ІМС, або, можливо, краще, поставити кришку ПІД СК або трохи нижче віаз, як показано тут, або електрично найкраще, n = трохи перемістіть віаси вниз і поставте ковпачок праворуч проти вікон, де доріжки до ІМ відповідають віасам для мінімально можливого циклу.

Це важливо? - цілком можливо, ні. Але якщо ви можете отримати ковпачок прямо проти штифтів IC приблизно за нуль, це добре для цього.

Існує потенційно більш серйозна проблема:

Ви запитуєте про розподіл VCC / Gnd, використовуючи трек / трек або основну площину треку.
З цих треків / наземної площини потенційно краще, оскільки це може допомогти мінімізувати імпеданс землі, АЛЕ "прорізи", які доріжки на нижній частині, прорізані "ландшафтом" наземної площини, можуть спричинити багато неприємностей. Як показано там, у вас є приємна маленька випромінююча антена в слоті в нижньому шарі. він працює від IC + через ліву руку через потім у гніздо до кришки + ve. Це, мабуть, корисна петля зв'язку на декількох сотнях МГц.

В іншому місці ви можете взяти + ve у верхній доріжці через проріз наземної площини, а потім підключитись до віддаленої точки (скажімо, IC + ve,) і підключити штифт заземлення ІС до площини заземлення на ІМС. Ток тоді буде надходити через верхню доріжку, над гніздом, в ІС, виходить, якщо IC gnd pin, в наземну площину, через gp до джерела живлення, але зустрічаючи гніздо на шляху. Щоб обійти проріз, він рухатиметься вбік до належно низького шляху опору навколо гнізда, потім назад до верхньої доріжки і на шляху. Струм заземлення по сторонах і навколо гнізда робить дуже приємним передавач УВЧ. А також може виступати в якості приймача.

Деяким людям доводиться розробляти ці проекти - ви можете мати їх безкоштовно :-(

Примітка про програму Freescale - Компактні інтегровані антени :

Найгірший випадок, якщо вам вдасться збалансувати шлях до кожної та звести до мінімуму розділення між треками у всіх точках, вам може бути краще з двома верхніми треками для землі та V +. Розподіл зірок найкраще, якщо це можливо. Якщо ви не можете уникнути наявності декількох каналів живлення на одній доріжці електроживлення, переконайтесь, що сигнали, розміщені на парній доріжці компонентами в одному місці, не впливають негативно на інші групи тієї ж пари треків. недійсною будь-якою ціною, що має декілька шляхів живлення на базі одного каналу живлення. У класичній ідеальній і рідко повністю реалізованій системі всі джерела живлення знаходяться в зірковому розташуванні, приєднуючись лише до джерела живлення.

Якщо ви покладете кришки на дно, то дошці знадобиться додаткове пробігнення через місце для вибору та зачищення духовки. Це додасть вартість готовій дошці.

Дещо поза темою, але оскільки ваші вимоги до частоти (дуже) скромні, у вас є можливість знизити силу приводу або зменшити швидкість на CPLD (якщо підтримується). Чим крутіший логічний перехід, тим більше високочастотних компонентів міститься. Повільна швидкість скорочення знизить комутаційні перехідні процеси та зменшить вимоги до вашої мережі роз'єднання.