Конкурирующие рекомендации по компоновке PCB Crystal

Это связано с этим вопросом: как мой макет кварцевого генератора?

Я пытаюсь расположить кристалл 12 МГц для микроконтроллера. Я прочитал несколько рекомендаций специально для кристаллов, а также для высокочастотного дизайна.

По большей части они, кажется, соглашаются на несколько вещей:

1. Следы должны быть как можно короче.
2. Держите пары дифференциальных трасс как можно ближе к одинаковой длине.
3. Изолировать кристалл от всего остального.
4. Используйте наземные плоскости под кристаллом.
5. Избегайте переходов для сигнальных линий.
6. Избегайте прямых угловых изгибов на следах

Вот схема того, что у меня сейчас есть для моего кристалла:

Красный цвет обозначает верхнюю медную плату, а синий - нижний слой печатной платы (это двухслойный дизайн). Сетка 0,25 мм. Под кристаллом есть полная заземляющая плоскость (синий слой), а окружение кристалла - это заземление, привязанное к нижней заземляющей плоскости с использованием нескольких переходных отверстий. Трасса, подключаемая к контакту рядом с контактами часов, предназначена для внешнего сброса ОК. Он должен удерживаться на уровне ~ 5 В, а сброс происходит при замыкании на землю.

У меня есть еще несколько вопросов:

1. Я видел несколько рекомендованных макетов, которые размещают нагрузочные конденсаторы ближе к микросхеме, а другие размещают их на противоположной стороне. Какие различия я могу ожидать между этими двумя, и какой рекомендуется (если есть)?
2. Должен ли я удалить плоскость заземления непосредственно из-под следов сигнала? Кажется, что это был бы лучший способ уменьшить паразитную емкость на сигнальных линиях.
3. Вы бы порекомендовали более толстые или более тонкие следы? На данный момент у меня осталось 10 миллионов следов.
4. Когда мне следует объединить два тактовых сигнала? Я видел рекомендации, в которых две линии направлены, по существу, друг на друга, прежде чем направиться к ОК, и другие, где они разделены и соединены медленно, как в настоящее время я.

Это хороший макет? Как это можно улучшить?

Источники, которые я прочитал до сих пор (надеюсь, это охватывает большинство из них, я, возможно, упускаю несколько):

1. Рекомендации TI для высокоскоростных макетов
2. Рекомендации Atmel по проектированию аппаратного обеспечения AVR
3. Лучшие практики Atmel для компоновки печатных плат генераторов

редактировать:

Спасибо за ваши предложения. Я сделал следующие изменения в моем макете:

1. Нижний слой под UC используется в качестве плоскости питания 5 В, а верхний слой является локальной заземляющей плоскостью. Заземленная плоскость имеет один проход к глобальной заземляющей плоскости (нижний слой), где 5 В соединяется вместе с источником, и между ними находится керамический конденсатор 4,7 мкФ. Сделано маршрутизация земли и питания намного проще!
2. Я удалил верхние элементы заземления прямо под кристаллом, чтобы предотвратить закорачивание корпуса кристалла.
3. @RussellMcMahon, я не уверен, что именно вы подразумеваете под минимизацией области цикла. Я загрузил пересмотренный макет, в котором я собираю выводы из кристаллов, прежде чем отправлять их в ОК. Это то, что вы имели в виду?
4. Я не совсем уверен, как я могу завершить свою петлю защитного кольца вокруг кристалла (сейчас это своего рода форма крючка). Должен ли я запустить два переходных отверстия, чтобы соединить концы (изолированные от общего заземления), удалить частичное кольцо или просто оставить его как есть?
5. Должен ли я удалить глобальную землю из-под кристалла / крышки?

Ваше размещение в порядке.

Ваша маршрутизация следов кристаллического сигнала в порядке.

Ваше заземление плохое. К счастью, если сделать это лучше, то на самом деле облегчает дизайн вашей печатной платы. Будет существенное высокочастотное содержание в возвратных токах микроконтроллера и токах через кристаллические крышки. Они должны содержаться локально и НЕ должны проходить через основную плоскость заземления. Если вы не избежите этого, у вас больше не будет заземляющей плоскости, а есть патч-антенна с центральным питанием.

Свяжите всю землю, немедленно связанную с микро вместе на верхнем слое. Это включает в себя заземляющие контакты и сторону заземления хрустальных колпачков. Затем подключите эту сеть к основному заземлению только в одном месте . Таким образом, высокочастотные петлевые токи, вызванные микро и кристаллом, остаются в локальной сети. Единственный ток, протекающий через соединение с основной земной плоскостью, - это обратные токи, видимые остальной частью цепи.

Для получения дополнительной оценки, примерно так же, как в сети электропитания микроэлектроники, поместите две отдельные точки подачи рядом друг с другом, а затем поместите керамический колпачок на 10 мкФ прямо между ними непосредственно на микро стороне точек подачи. Колпачок становится шунтом второго уровня для высокочастотного питания к токам заземления, создаваемым микросхемой, а близость точек питания снижает уровень возбуждения патч-антенны независимо от других защит.

Для получения дополнительной информации см. Https://electronics.stackexchange.com/a/15143/4512 .

Добавлено в ответ на ваш новый макет:

Это определенно лучше, так как токи высокочастотного контура удерживаются на основной заземляющей плоскости. Это должно уменьшить общее излучение от платы. Поскольку все антенны работают симметрично как приемники и передатчики, это также снижает вашу восприимчивость к внешним сигналам.

Я не вижу необходимости в том, чтобы сделать так, чтобы след от хрустальных колпачков до микроэлемента был таким толстым. В этом мало вреда, но это не обязательно. Токи довольно малы, так что даже 8-миллиметровый след будет в порядке.

Я действительно не вижу смысла в том, чтобы преднамеренная антенна спускалась из хрустальных колпачков и оборачивалась вокруг хрусталя. Ваши сигналы намного ниже того места, где они начинают резонировать, но добавление бесплатных антенн, когда радиочастотная передача или прием не предусмотрены, не является хорошей идеей. Вы, очевидно, пытаетесь надеть «защитное кольцо» вокруг кристалла, но не дали объяснения, почему. Если у вас нет очень высокого значения dV / dt поблизости и плохо сделанных кристаллов, нет никаких причин, по которым им нужны защитные кольца.

Взгляните на примечание по применению Atmel AVR186, «Лучшие практики для компоновки печатных плат генераторов» на http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-8128-Best-Practices-for-the-PCB- Компоновка-оф-Oscillators_ApplicationNote_AVR186.pdf

Поместите крышки нагрузки рядом с IC; между IC и кристаллом. Делайте трассировки XTALI, XTALO короткими, но минимизируйте их емкостную связь, сохраняя трассы как можно дальше друг от друга. Если вам нужно сделать следы длиннее, чем полдюйма, поместите между ними провод заземления, чтобы убить перекрестную емкость. Окружите следы землей со всех сторон и поместите плоскость земли под всем этим.

Держите следы короткими.