Wie berechnet man eine 4-MHz-Kristallspurbreite auf einer Leiterplatte?

Ich habe keine Ahnung, wie man Kristallspuren auf Leiterplatten zeichnet. Ich habe einen stm32f0-Chip und einen externen 4-MHz-Quarz und einen 15-pF-Kondensator. Können Sie mir helfen, wie ich eine geeignete Spur für eine Kristallspur bekomme? Sollte ich gnd trace um sie herum verwenden?

Sie behandeln 4 MHz, als ob es HF wäre. Nun, das ist es nicht! Bei 4 MHz ist das nicht so kritisch, solange die Leiterbahnen weniger als ein paar cm lang sind. Ich persönlich beginne mir darüber erst ab etwa 20 MHz Sorgen zu machen.
@Bimpelrekkie: 4MHz ist nicht HF?! Mein AM-Radio ist anderer Meinung ;-) (Aber Ihr Argument, dass die Dinge auf Leiterplatten bei dieser Frequenz nicht so kritisch sind, ist immer noch gültig!)
Gut zu wissen ist auch, dass das Layout der Hochfrequenzplatine eher von der Anstiegszeit als von der reinen Frequenz dominiert wird, und da die Wellenform eines Quarzes hauptsächlich sinusförmig ist, haben Sie noch mehr Spielraum im MHz-Wert.

Antworten (4)

Ich habe viele Platinen entworfen, und 4 MHz ist eine sehr niedrige Frequenz, und es ist für dieses Szenario nicht sehr wichtig, sich Gedanken über die Leiterbahnbreite zu machen. Das Wichtigste ist, den Kristall so nah wie möglich an den Mikrocontroller-Chip zu bringen. Sogar die Sorge um das Grundlayout, obwohl im Allgemeinen wichtig, ist bei 4 MHz nicht sehr wichtig. In den 80er Jahren, als alle nur 1- oder 2-lagige Leiterplatten verwendeten, waren es riesige Platinen mit dicken Leiterbahnen. Wenn Sie zum Beispiel in ein Flipperspiel aus den 1980er Jahren schauen, finden Sie eine CPU-Platine mit einer Seitenlänge von fast 18 Zoll und die Komponenten sind alle Durchgangslöcher und Zentimeter voneinander entfernt. Diese Platinen verwendeten Frequenzen bis zu ungefähr 8 MHz mit Prozessoren der 6800-Serie und die Leiterbahnen wurden alle von Hand durch Zeichnen auf Acetat gelegt. Keine von ihnen hat sogar Masseebenen. Selbst jetzt, Boards wie das Arduino Uno sind aus Kostengründen 2-Layer. Also ja zum richtigen Hochfrequenzdesign, aber machen Sie sich nicht zu viele Sorgen. (Stellen Sie jedoch bei Steckbrett- oder 2-Lagen-Designs sicher, dass Sie viele Entkopplungskondensatoren haben, um den Versorgungssprung zu reduzieren.)

Rechts. Sehen Sie sich auch die Schaltpläne des Z80-Computers von Grant Searle an – dieser läuft auf einer Steckplatine mit ~7,4 MHz . 4MHz braucht nichts besonderes.

Das Wichtigste ist, den Kristall nahe an den Prozessor zu bringen und zu versuchen, beide Seiten so symmetrisch wie möglich zu machen. Die Spurbreite spielt keine große Rolle. Eine Spur von 5 mil (0,13 mm) oder 8 mil (0,20 mm) ist in Ordnung. Aber 10 mil (0,25 mm) oder sogar 12 mil (0,3 mm) sind möglich.

@Uwe, ich denke, selbst die sparsamsten Boards können 8-mil-Spuren unterstützen.

Google "Quarzoszillator-Layout". Einige Anleitungen:

"Google it" ist eine schlechte Antwort, und Nur-Link-Antworten sind auch nicht gut.

Stimmen Sie zu, die Notiz von ST über Crystal ist lesenswert. Und das Entwerfen von HF-Leitern, die an eine bestimmte Impedanz angepasst sind, sagen wir die 50, ist eine ziemlich lange Geschichte. Unnötig zu sagen, dass man eine Dk-Konstante nehmen muss, die für das Substrat spezifisch ist, verschiedene FR4s haben unterschiedliche Dk, Substratdicke und Übertragungsleitungsmodell (Spur mit Erde, umgebende Erde usw.). Bei Kristallen tut dies niemand, da es keine Impedanzanpassungsbeschränkung gibt und die durchschnittliche Kristallimpedanz bei der Frequenz der Serienresonanz etwa 10..15 + j0 Ohm beträgt

Wie berechnet man eine 4-MHz-Kristallspurbreite auf einer Leiterplatte?
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