Crystal-PCB-Layout-Design auf Re-Spin-Board

Dinge, die ich ändern würde:

• Verwenden Sie keine rechtwinkligen Schienen;
• erwägen Sie die Verwendung eines Generators anstelle eines Oszillators der entsprechenden Frequenz;
• platzieren Sie die Komponenten nicht zu nahe an den Abmessungen (in Ihrem Fall sehe ich ein Loch);
• Legen Sie die GND-Ebene in die Nähe und hinter den Kristall;
• Die Verdrahtung zwischen SMD-Kondensatorpads ist IMHO möglicherweise keine gute Idee.

Manchmal muss man sich etwas mehr Mühe geben und die Dinge von Anfang an richtig machen. Ich denke, es ist dieser Fall.

Zunächst muss ich Sie vor der Taktfrequenz warnen. Ich kenne Ihre gewünschte Baudrate nicht, aber 8 MHz sind für einen richtigen UART mit hoher Geschwindigkeit (z. B. 115200 bps) nicht akzeptabel. Hast du das Datenblatt gecheckt ? Das Register UBBR n bestimmt die Kommunikationsgeschwindigkeit mit der folgenden Formel (S. 227):

UBBR muss eine Ganzzahl zwischen 0-4095 sein, Baud ist ein ganzzahliges Vielfaches von beispielsweise 2400. Es ist also einfach zu berechnen, dass die Oszillatorfrequenz eine Frequenz von haben sollte$f_{OSC} = k \cdot 1.8432 MHz$(k ist eine ganze Zahl). Beispiel: Für 115,2 kBaud wird UBBR mit 3,34 berechnet, sodass die Auswahl von UBBR = 3 eine Baudrate von 125 kBaud ergibt. Und die Fehlerquote lässt sich wie folgt berechnen:$e = |1 - (calculated Baud) / (desired Baud)| = |1 - 125k/115.2k|= 8.5\%$was furchtbar inakzeptabel ist. Mit einem 8-MHz-Quarz und unter der Annahme des maximal zulässigen$e = 2\%$, beträgt die maximal zulässige Baudrate 38,4 kBaud. Je langsamer also die Baudrate, desto geringer die Fehlerrate. Daher empfehle ich Ihnen, statt 8 MHz 7,3728 MHz (1,8432 x 4) zu verwenden. Außerdem: Wie kritisch sind UART-Frequenzen?

Wie auch immer, meine Vorschläge zum PCB-Design:

• Verwenden Sie riesige GND-Flugzeuge.
• Halten Sie die Spuren so kurz wie möglich.
• Platzieren Sie die Komponenten so nah wie möglich.
• Fügen Sie ein GND-Pad für das Außengehäuse von Crystal hinzu. Das Erden des Gehäuses kann die Leistung verbessern.
• Halten Sie positive und GND-Schienen / -Ebenen so nah wie möglich.

Dies ist keine Antwort auf Ihre Frage, aber ich möchte einen Punkt ansprechen, der für eine Reihe von Kommentaren etwas zu gewichtig ist.

Ich kenne die ATMega-Familie nicht, aber ich möchte Sie ermutigen, einen Moment damit zu verbringen, nachzusehen, ob es eine Pin-kompatible Option gibt, die einen besseren internen Oszillator hat. Die Option kann bestehen oder nicht, aber das Leben wird ein bisschen einfacher, wenn es so ist.

Wenn es eine solche Option gibt, hängt es natürlich von Ihrer Situation ab, ob es sich um eine praktikable Option handelt oder nicht. Wenn Ihr Plan kommerziell ist, müssen Sie die Kosten für die Neuentwicklung der Hardware gegen die gestiegenen Kosten des Prozessors abwägen. Wenn Sie schnell etwas brauchen, wo Sie bereits den Rest eines vorhandenen Boards validiert haben und nur wenige erstellen, funktioniert es wahrscheinlich sehr gut.

Es gibt ein paar Dinge, über die ich mir hier Sorgen machen würde. Erstens sollten die Spuren nicht quadriert werden. Sie möchten alle Ecken auf dieser Platine eliminieren. 45 Grad Winkel funktionieren gut. Eine andere zu berücksichtigende Sache wäre, Spuren vom Oszillator fernzuhalten, da er mit anderen nicht verwandten Spuren gekoppelt werden kann. In diesem Fall befinden sich diese Spuren auf einer anderen Ebene, sodass es gut aussieht. Und halten Sie Ihre Oszillatorspuren so nah wie möglich beieinander.