PCB Crystal düzen önerileriyle rekabet etme

Bu soru ile ilgili: Kristal osilatör düzenim nasıl?

Mikro denetleyici için 12MHz kristal düzenlemeye çalışıyorum. Özellikle kristaller için olduğu kadar yüksek frekans tasarımı için de birkaç öneri okudum.

Çoğunlukla birkaç konuda aynı fikirde görünüyorlar:

1. İzleri mümkün olduğunca kısa tutun.
2. Diferansiyel iz çiftlerini mümkün olduğunca aynı uzunlukta tutun.
3. Kristali başka bir şeyden izole edin.
4. Kristalin altındaki yer düzlemlerini kullanın.
5. Sinyal çizgileri için viyal kullanmaktan kaçının.
6. İzlerde dik açılı virajlardan kaçının

İşte şu anda kristalim için sahip olduğum şeyin düzeni:

Kırmızı, üst PCB bakırını temsil eder ve mavi, alt PCB katmanını gösterir (2 katmanlı bir tasarımdır). Izgara 0.25mm'dir. Kristali (mavi tabakanın) altında tam bir zemin düzlemi var ve kristali çevreleyen birkaç viya kullanarak alt zemin düzlemine bağlı bir zemin. Saat pinlerinin yanındaki pime bağlanan iz, uC'nin harici resetlemesi içindir. ~ 5V'da tutulmalı ve toprağa kısa devre yapıldığında bir sıfırlama tetiklenir.

Hala sahip olduğum birkaç soru var:

1. Yük kapasitörlerini IC'ye ve onları uzak tarafa yerleştiren diğerlerine daha yakın yerleştiren birkaç önerilen düzen gördüm. İkisi arasında ne gibi farklılıklar bekleyebilirim ve hangisi önerilir (eğer varsa)?
2. Topraklama düzlemini doğrudan sinyal izlerinin altından mı çıkarmalıyım? Sinyal hatlarındaki parazitik kapasitansı azaltmanın en iyi yolu bu gibi görünüyor.
3. Daha kalın veya daha ince izler önerir misiniz? Şu anda 10 milyon izim var.
4. İki saat sinyalini ne zaman bir araya getirmeliyim? UC'ye gitmeden önce iki çizginin esas olarak birbirlerine yöneldiği ve diğerlerinin şu anda olduğu gibi yavaşça bir araya getirildiği ve bir araya getirildiği tavsiyeler gördüm.

Bu iyi bir düzen mi? O nasıl geliştirilebilir?

Şimdiye kadar okuduğum kaynaklar (umarım bu çoğunu kapsar, birkaç tane eksik olabilir):

1. TI'nin yüksek hızlı yerleşim kuralları için önerileri
2. Atmel'in AVR donanım tasarımı konuları
3. Osilatörlerin PCB yerleşimi için Atmel'in En İyi Uygulamaları

Düzenle:

Önerileriniz için teşekkürler. Düzenimde aşağıdaki değişiklikleri yaptım:

1. UC'nin altındaki alt katman 5V güç düzlemi olarak kullanılıyor ve üst katman yerel bir toprak düzlemi. Zemin düzlemi, 5V'nin kaynağa birleştirildiği küresel zemin düzlemine (alt tabaka) doğru bir tekliğe sahiptir ve ikisi arasında bir 4.7 uF seramik kapasitör vardır. Yönlendirme toprağı yapıldı ve güç çok daha kolay!
2. Kristal mahfazanın kısa devre yapmasını önlemek için doğrudan öğütülmüş üst elemanları doğrudan kristalin altından çıkardım.
3. @RussellMcMahon, döngü alanını en aza indirerek tam olarak ne demek istediğinizi anlamadım. Kristal uçları uC'ye göndermeden önce bir araya getirdiğimde gözden geçirilmiş bir düzen yükledim. Demek istediğin bu mu?
4. Koruma halkası halkamı kristalin etrafında nasıl tamamlayabileceğimden tam olarak emin değilim (şu anda bir kanca şeklidir). Uçları bağlamak için iki vidayı mı kullanmalıyım (küresel yerden yalıtılmış), kısmi halkayı çıkarmalı mı yoksa olduğu gibi bırakmalı mıyım?
5. Küresel zemini kristalin / başlığın altından mı çıkarmalıyım?

Yerleşimin iyi.

Kristal sinyal izlerini yönlendirmeniz gayet iyi.

Topraklaman kötü. Neyse ki, daha iyi yapmak aslında PCB tasarımınızı kolaylaştırıyor. Mikrodenetleyici dönüş akımlarında ve kristal kapaklardan geçen akımlarda önemli miktarda yüksek frekans içeriği olacaktır. Bunlar yerel olarak bulunmalı ve ana yer düzlemi boyunca akmasına izin VERİLMEMELİDİR. Bundan kaçınmazsanız, artık bir merkezi düzlem anteninden başka bir yer düzleminiz yoktur.

Hemen üst katman üzerinde mikro ile ilişkili tüm toprağı bağlayın. Bu, mikro'nun toprak pimlerini ve kristal kapakların toprak tarafını içerir. Ardından bu ağı sadece bir yerden ana zemin düzlemine bağlayın . Bu şekilde mikro ve kristalin neden olduğu yüksek frekans döngü akımları yerel ağda kalır. Ana toprak düzlemine bağlantı boyunca akan tek akım, devrenin geri kalanı tarafından görülen geri dönüş akımlarıdır.

Ekstra kredi için, mikro güç ağına benzer bir şey, iki tek besleme noktasını birbirine yakın yerleştirin, ardından hemen iki besleme noktasının mikro tarafına hemen hemen 10 FF'lik bir seramik kapak yerleştirin. Kapak, mikro devre tarafından üretilen toprak akımlarına yüksek frekans gücü için ikinci seviye şönt olur ve besleme noktalarının yakınlığı, diğer savunma sistemlerinden kaçan yama anteni tahrik seviyesini azaltır.

Daha fazla bilgi için, bkz. Https://electronics.stackexchange.com/a/15143/4512 .

Yeni düzeninize cevaben eklendi:

Bu, yüksek frekans döngü akımlarının ana toprak düzleminde tutulması bakımından kesinlikle daha iyidir. Bu, tahtanın toplam radyasyonunu azaltmalıdır. Tüm antenler, alıcılar ve vericiler gibi simetrik olarak çalıştığından, dış sinyallere karşı duyarlılığınızı da azaltır.

Toprak izlerini mikro kapaklardan mikro kadar yağlanmasına gerek duymuyorum. İçinde çok az zarar var, ama gerekli değil. Akımlar oldukça küçüktür, bu yüzden sadece 8 mil izi bile iyi olacak.

Kristal kapaklardan gelen ve kristalin etrafını saran kasıtlı antene gerçekten nokta anlamıyorum. Sinyalleriniz bunun rezonansa başlayacağı yerin oldukça altında, ancak hiçbir RF iletimi veya alımı amaçlanmadığında bedava antenler eklemek iyi bir fikir değildir. Görünüşe göre kristalin etrafına bir "koruma halkası" koymaya çalışıyorsun, ama nedenini açıklamadım. Yakında çok yüksek dV / dt değerinde ve kötü yapılmış kristalleriniz olmadığı sürece, koruyucu halkalara sahip olmaları için hiçbir neden yoktur.

Atmel'in http://ww1.microchip.com/downloads/tr/DeviceDoc/Atmel-8128-Best-Practices-for-the-PCB- Düzen-of-Oscillators_ApplicationNote_AVR186.pdf

Yük kapaklarını IC'nin yanına yerleştirin; IC ve kristal arasında. XTALI, XTALO izlerini kısa tutun, ancak izleri birbirlerinden mümkün olduğunca uzak tutarak kapasitif bağlantılarını en aza indirin. İzleri yarım inçten daha uzun yapmanız gerekiyorsa, çapraz kapasitansı öldürmek için aralarına bir topraklama teli yerleştirin. İzleri her tarafta toprakla çevreleyin ve her şeyin altına bir toprak düzlemi yerleştirin.

İzleri kısa tutun.