Platzierung/Routing der Entkopplungskappe, die den Schutzring des Oszillators auf dem dsPIC überspannt

Änderungen in meinem Design zwingen mich, meinen 44-Pin-dsPIC33FFJ16MC304 durch einen 64-Pin-dsPIC33FJ64MC506 (gleiche Gehäusegröße, feineres Pin-Raster) zu ersetzen. In den Datenblättern für beide Chips empfiehlt Microchip einen mit Masse verbundenen Schutzring um den Oszillatorschaltkreis und eine Leiterbahnlänge von nicht mehr als 500 Milli-Inch auf den OSC-Leitungen.

Das Board ist ein 4-Layer-Stackup (Signal, Masse, Leistung, Signal). Ich mache mir Sorgen um EMI, da sich die Platine in der Nähe eines Kompressors und zwei Lüfter befinden wird.

Pins 28-31 des 44-Pin-Gehäuses sind +3,3 V, DGND, OSC1 und OSC2. Ich habe derzeit die Oszillatorschaltung so ausgelegt:MC304 OSC

C10 ist eine 0,1-uF-Entkopplungskappe, C20 und C21 sind die 18-pF-Lastkappen für den 8-MHz-Quarz Y1. Ich habe das Via zur Masseebene am Ende der Schutzspur platziert, weil Altium es als unvollständige Spur behandelte.

Die Platzierung des Entkopplungskondensators ist laut Entkopplungskappen, PCB-Layout nicht optimal , aber ignorieren Sie das für einen Moment. Auf dem neuen 64-Pin-Chip ändert sich die Pin-Anordnung auf +3,3 V, OSC1, OSC2, DGND.

Es scheint mir, dass die offensichtliche Position für die Entkopplungskappe in diesem Fall unter dem Chip liegt, aber ich bin darauf beschränkt, Komponenten nur auf der obersten Schicht zu platzieren. Abgesehen davon schätze ich, dass C10 C20 und C21 überspannen muss, damit die Strom- / Masseleitungen um die Oszillatorschaltung herum verlaufen. Ich mag nicht, wie lange das die Spuren bis zur Entkopplungskappe machen wird. Für optimale EMV,

  • Ich beabsichtige, den Schutzring als Polygonguss neu zu zeichnen, um das zusätzliche Abschluss-Via zu eliminieren. Wo soll ich den Schutzring mit der Masseebene verbinden, die einzelne Durchkontaktierung in Olins Antwort auf Entkopplungskappen, PCB-Layout ?
  • Der Schutzring ist mit dem Erdungsstift des PIC verbunden, an den normalerweise der Entkopplungskondensator angeschlossen wäre. Verbinde ich den Erdungsstift der Entkopplungskappe mit dem Schutzring?
  • Was ist, wenn ich das Problem der längeren Leiterbahnlänge der Entkopplungskappe vermeide, indem ich zwei Kappen verwende (eine für den Stromversorgungsstift, eine für den Erdungsstift), wie in So schließen Sie einen Entkopplungskondensator an, wenn die VCC/GND-Stifte nicht geschlossen sind ? Würde das besser funktionieren? Mein Anliegen bei diesem Ansatz ist, wie die zusätzlichen Kondensatorstifte mit den Referenzebenen verbunden werden.
  • Erhöhe ich die Länge der OSC-Leitungen, um die umgebenden Leiterbahnen besser aufzufächern? Es sind derzeit etwa 320 mils von den MCU-Pins zu den Lastkondensatoren, also habe ich dort bei Bedarf ein wenig Headroom.

EDIT: Hier ist die neue Chip-Pinbelegung, noch kein Schutzring. Die aktuelle OSC-Spurlänge beträgt 416 mils. C29 im Bild soll die 3,3-V- und DGND-Pins auf beiden Seiten der OSC-Pins entkoppeln. Die Entkopplungskappe ist jetzt auch eine 0603 statt einer 0805.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Handelt es sich um ein Anzeigeartefakt oder verwenden Sie thermische Reliefs auf Ihren Durchkontaktierungen? Der Zweck der thermischen Entlastung ist nur ein thermischer, auf Kosten einer hinzugefügten, unerwünschten Induktivität. Wenn es aus Löt- oder anderen Herstellungsgründen nicht erforderlich ist, empfehle ich stattdessen die Verwendung von Solid Vias. Es wird aufgrund der besseren Entkopplung besser in EMV / EMI sein.
Guter Fang, das geht aus den Standard-Designregeln in Altium hervor.

Antworten (1)

Was ist das Problem?

Es ist nicht klar, warum Sie Ihr vorhandenes Layout nicht verwenden und einfach für das größere Paket übersetzen können?

Schutzringe sind ungefähr DC ...

Der Schutzring ist so konzipiert, dass er mit Leckströmen fertig wird, indem eine nahe Zwischenspannung zwischen empfindlichen Quellen platziert wird.

Die Masseebene dient zum Bereitstellen des niederinduktiven Rückwegs. Wenn Sie einen erheblichen Prozentsatz Ihres Signals auf dem Schutzring bewegen (zurücksenden), stimmt etwas nicht.

Das Beenden Ihres Schutzrings ist keine sehr komplizierte Angelegenheit, denken Sie also nicht zu viel darüber nach.

Was genau umgehen?

Die Lastkondensatoren/Oszillatoren benötigen keinen zusätzlichen Bypass. Es tut nichts, weil es hier nichts zu umgehen gibt.

Die Stromschleife für den Oszillator umfasst den Stromeingangsstift zum PIC (Bypass dort ), das interne Stromverteilungsnetz, die Oszillatortreiberschaltungen, die Oszillatorspuren und den Quarz / Oszillator selbst.

Ihre Bypass-Kappe am unteren Rand der zweiten Abbildung beeinflusst nichts in diesem Pfad. Die von Ihnen zitierte Antwort befasst sich mit einem völlig anderen Szenario (den Power-Pins des IC selbst, nicht den E / A-Pins wie in Ihrem Szenario).

Was zu tun ist:

  1. Einzelnes Via am Ende des Schutzrings zur Masseebene
  2. Halten Sie die Quarz-/Oszillatorleitungen so kurz wie möglich
  3. Platzieren Sie die Lastkappen neben dem Quarz/Oszillator – drehen Sie sie so, dass sie parallel zur langen Seite des Quarzes/Oszillators sind, wobei ihre Erdungsstifte einander zugewandt sind, ist eine gute Möglichkeit, die Induktivität zu verringern, aber es ist nicht kritisch tun Sie dies.
  4. Gießen Sie eine kleine Erdungsebene über die Erdungspads (thermische Entlastung nicht vergessen) und nähen Sie sie mit ein paar Durchkontaktierungen an die darunter liegende Erdungsebene.
  5. Entfliehen Sie den nahe gelegenen PIC-Pins über Fanout und über die untere Oberfläche für die weitere Reise (ermöglicht den Leitungen, weniger y-Raum einzunehmen, sodass der Kristall näher am Chip platziert werden kann).
  6. Bezüglich C10 in der Originalabbildung. Platzieren Sie es einfach so nah wie möglich an (was für mich aussieht) Pin # 38. Machen Sie sich keine Sorgen über eine Kappe in der Nähe von Pin # 41. Es wird von C10 abgedeckt, auch wenn C10 etwas weiter entfernt ist.

Viel Glück! Ich melde mich, wenn Sie weitere Fragen haben. Beifall.