Конкуруючі рекомендації щодо компонування PCB Crystal

Це пов’язано з цим запитанням: як у мене розташування кристалічного осцилятора?

Я намагаюся розмістити кристал 12 МГц для мікроконтролера. Я читав кілька рекомендацій спеціально для кристалів, а також для високочастотного дизайну.

Здебільшого вони, схоже, згодні з кількома речами:

1. Зберігайте сліди якомога коротше.
2. Зберігайте диференціальні пари слідів якомога ближче до однакової довжини.
3. Ізолюйте кристал від будь-чого іншого.
4. Використовуйте ґрунтові площини під кристалом.
5. Уникайте віясів для сигнальних ліній.
6. Уникайте прямих кутових вигинів на слідах

Ось макет того, що я зараз маю для свого кристала:

Червоний являє собою верхню мідну плату, а синій - нижній шар ПХБ (це двошарова конструкція). Сітка 0,25мм. Під кришталем знаходиться повна площина заземлення (синій шар), а навколишній кристал - земля, прив’язана до нижньої площини землі за допомогою декількох віаз. Шлях, що підключається до штифта поруч із штифтами годинника, призначений для зовнішнього скидання UC. Він повинен утримуватися при ~ 5 В, а скидання спрацьовує, коли він коротко заземлений.

У мене ще є кілька питань:

1. Я бачив декілька рекомендованих макетів, які розміщують навантажувальні конденсатори ближче до ІМС та інші, які розміщують їх на далекій стороні. Яких різниць можна очікувати між двома, а яку рекомендувати (якщо є)?
2. Чи слід видаляти заземлення прямо під слідами сигналу? Схоже, це було б найкращим способом зменшити паразитичну ємність на сигнальних лініях.
3. Чи рекомендуєте ви товстіші або тонші сліди? На даний момент у мене є 10 мільйонів слідів.
4. Коли я повинен з'єднати два сигнали годин? Я бачив рекомендації, коли два рядки спрямовані по суті назустріч один одному перед тим, як відправлятися до UC, та інші, де вони тримаються окремо і зближуються повільно, як у мене зараз.

Це хороший макет? Як це можна було вдосконалити?

Джерела, які я прочитав до цих пір (сподіваюся, це стосується більшості з них, я можу пропустити декілька):

1. Рекомендації TI щодо настанов щодо швидкісного макетування
2. Міркування щодо апаратного забезпечення AVR щодо обладнання
3. Кращі практики Atmel для компонування плати осциляторів

редагувати:

Дякуємо за ваші пропозиції. Я змінив свій макет:

1. Нижній шар під УК використовується як площина потужності 5 В, а верхній - місцева площина заземлення. Наземна площина має одинарний шлях до глобальної площини заземлення (нижній шар), де 5В приєднується до джерела, а між ними є 4,7 мкФ керамічний конденсатор. Зробити землю та потужність маршрутизації набагато простіше!
2. Я видалив верхні заземлюючі елементи прямо під кристал, щоб запобігти затягуванню кришталевого кожуха.
3. @RussellMcMahon, я не впевнений, що саме ти маєш на увазі під мінімізацією області циклу. Я завантажив переглянутий макет, де я зближую кристалічні відводи перед тим, як надсилати їх до UC. Це ви мали на увазі?
4. Я не зовсім впевнений, як я можу завершити петлю охоронного кільця навколо кристала (зараз це начебто гачок). Чи потрібно запустити два віаси, щоб з'єднати кінці (ізольовані від глобальної землі), зняти часткове кільце або просто залишити його таким, яким він є?
5. Чи слід зняти глобальну землю з-під кришталю / кришки?

Ваше розміщення чудово.

Ваша маршрутизація слідів кристалічного сигналу нормальна.

Ваше заземлення погано. На щастя, покращення цього фактично полегшує ваш дизайн друкованої плати. У зворотних струмах мікроконтролера буде високий вміст високої частоти та струми через кришталеві кришки. Вони повинні міститися локально, а НЕ дозволяти протікати через основну площину заземлення. Якщо цього не уникнути, у вас більше немає заземлення, крім патч-антени з центральним живленням.

Зв’яжіть всю землю, негайно пов’язану з мікроелементом, на верхньому шарі. Сюди входять мікромолотні штифти та заземлена частина кришталевих кришок. Потім підключіть цю сітку до основної площини заземлення лише в одному місці . Таким чином, високочастотні струмові петлі, викликані мікро- і кристалом, залишаються в локальній мережі. Єдиний струм, що протікає через з'єднання з основною площиною заземлення, - це зворотні струми, які бачать решта ланцюга.

Для отримання додаткового кредиту, щоб щось подібне до мережі живлення мікро, розмістіть дві одиничні точки подачі поруч один з одним, потім поставте керамічну кришку розміром 10 мкФ або близько того безпосередньо між ними безпосередньо на мікробіці точок подачі. Ковпак стає шунтом другого рівня для високої частоти живлення до струмів заземлення, що виробляються мікросхемою, а замкнутість точок подачі зменшує рівень приводу патч-антени, що не виходить від інших ваших захисних сил.

Детальніше дивіться на https://electronics.stackexchange.com/a/15143/4512 .

Додано у відповідь на ваш новий макет:

Це, безумовно, краще, оскільки струми циклу високої частоти утримуються від основної площини заземлення. Це повинно зменшити загальне випромінювання з плати. Оскільки всі антени працюють симетрично як приймачі та передавачі, це також зменшує вашу сприйнятливість до зовнішніх сигналів.

Я не бачу необхідності перетворювати на землю сліди від кришталевих кришок до мікро-жирів. Шкоди в цьому мало, але це не обов’язково. Струми зовсім невеликі, тому навіть 8 мільйонний слід буде добре.

Я справді не бачу сенсу, щоб навмисна антена спускалася із кришталевих кришок і оберталася навколо кристала. Ваші сигнали знаходяться набагато нижче, де це почне резонувати, але додавання безоплатних антен, коли не передбачено передачі чи прийому радіочастот, не є хорошою ідеєю. Ви, мабуть, намагаєтесь поставити навколо кришталю «охоронне кільце», але не давали жодних обґрунтувань чому. Якщо у вас поблизу дуже високий дв / дт і погано виготовлені кристали, немає ніяких причин, щоб вони мали захисні кільця.

Ознайомтесь із запискою програми Atmel AVR186 "Кращі практики для компонування плати осциляторів" на веб- сайті http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-8128-Best-Practices-for-the-PCB- Макет осциляторів_ApplicationNote_AVR186.pdf

Розмістіть навантажувальні ковпачки поруч із СК; між СК і кристалом. Тримайте сліди XTALI, XTALO короткими, але мінімізуйте їх ємнісну сполуку, зберігаючи сліди якнайдалі один від одного. Якщо вам потрібно зробити сліди довше, ніж на пів дюйма, покладіть між ними провід заземлення, щоб знищити поперечну ємність. Обведіть сліди землею з усіх боків і покладіть землю під всю річ.

Тримайте сліди короткими.