Domande sul layout PCB per la scheda breakout MCU

Sto tentando di indirizzare una scheda che è essenzialmente un breakout per l'MCU LPC23xx / LPC17xx. Non ho mai indirizzato nulla che si avvicini a questa complessità prima e ho alcune aree di preoccupazione. So che un PCB a quattro strati sarebbe ottimale, ma sono un hobbista e trasformarlo in una scheda a quattro strati renderebbe questo costoso come opzioni disponibili in commercio. Ho basato il mio design su un paio di comprovate schede commerciali a due strati, quindi so che è possibile farlo funzionare. Innanzitutto, questa è la scheda per lo più indirizzata (ignora tutti i dispositivi USB sulla destra, non ho nemmeno deciso con sicurezza se includerla) (inoltre, so che la serigrafia è orribile, non l'ho ancora capito ):

1) Un'area di preoccupazione che ho è la lunghezza delle tracce tra MCU e cristalli (uno è per l'RTC, l'altro è per l'MCU). Non sono più lunghe di nessuna delle schede su cui ho basato il mio progetto, ma vorrei un po 'di convalida.

2) Un'altra preoccupazione che ho è il disaccoppiamento. So che, in generale, non esiste un disaccoppiamento eccessivo, ma in questo caso ho poco spazio, quindi non ho disaccoppiato TUTTE le coppie VCC / GND (ce ne sono molte!). Entrambe le schede su cui ho basato il mio progetto hanno solo 2 tappi di disaccoppiamento e ne ho tre, quindi potrei essere bravo lì. Dovrei lavorare per ottenerne almeno uno o due in più?

3) Ho lavorato abbastanza duramente per fornire un piano terra quasi ininterrotto sullo strato inferiore. È rotto solo in un paio di punti, uno per i fori passanti (che penso dovrebbero essere in realtà pastiglie) su uno dei cristalli, e l'altro è la via più ampia per VCC verso l'MCU. Il mio piano di massa è abbastanza solido?

4) La distribuzione di energia era un problema particolare per me ( vedi la mia domanda precedente qui ). Alla fine ho scelto di versare un grosso riempimento sotto l'MCU e di collegarlo al pin VCC con una traccia di grandi dimensioni. È una strategia accettabile per la distribuzione di energia? Se stavo lavorando con una scheda a 4 strati, utilizzerei un intero strato per VCC, ma voglio rimanere con 2 strati per motivi di costo.

Nel complesso, come ho fatto qui? È probabile che questo si avvii o dovrei tornare al tavolo da disegno?

1) I cristalli non devono essere indirizzati in questo modo. Le tracce dovrebbero essere più brevi e il più simmetriche possibile. È necessario collegare i condensatori a GND in un unico punto, in modo da non raccogliere alcun rumore dalla piastra di terra. Ciò è particolarmente importante per il cristallo RTC. Con il routing attuale potresti avere problemi con l'avvio / il fallimento della generazione se sei sfortunato.

2) Dai un'occhiata alla mia scheda a strato singolo per ARM: http://hackaday.com/2011/08/03/an-arm-dev-board-you-can-make-at-home/ - anche questo incubo funziona (solo 1 tappo di disaccoppiamento). Sicuramente quello che hai qui funzionerà. Puoi aggiungere alcuni tappi extra (come un po 'di elettrolitico 25uF + ceramica 2.2uF) sul retro della scheda, hai un sacco di spazio lì, e sia VCC che GND insieme. L'unica cosa che non mi piace sono le sottili tracce dei tuoi cappelli. Dovrebbero essere il più larghi possibile. Nel mio progetto, l'unico condensatore era collegato da tracce simili di 2 mm di larghezza.

Inoltre, guarda C5: puoi spostarlo leggermente verso destra, spostarti più vicino al cappuccio e collegarlo con una traccia larga e corta. Quando sei sotto il chip, non puoi avere tracce larghe. Lo stesso per C6 e C7.

Inoltre, se hai intenzione di fabbricare questo a casa, avrai problemi a creare via con i chip QFP.

3) La piastra di massa è più che sufficiente. Non c'è molto bisogno di avere un piano di massa solido tranne un quadrato sotto il chip in cui sono collegati tutti i tappi di disaccoppiamento, non aiuterà molto con il rumore di terra. La piastra di massa è necessaria per l'impedenza controllata, che non è importante nel tuo caso. Ma la tua connessione GND ai contatti dovrebbe essere il più ampia possibile. Questa è una regola generale: le reti VCC e GND dovrebbero avere tracce larghe.

4) Sì, questo è perfettamente ok per ARM a bassa velocità.

Nel mio caso non avevo nemmeno il lato posteriore, e funzionava ancora ;-) L'unica cosa da migliorare se stai fabbricando in fabbrica è avere un piccolo quadrato VCC sullo strato inferiore nel mezzo del chip e collegarti verso l'alto usando circa 4-9 vie invece di 1. Per gli aerei VCC e GND devi sempre avere resistenze e induttanza il più basse possibili in modo che i tappi possano filtrare più facilmente il rumore => hai bisogno di tracce più larghe e più corte e di vie più parallele . Ma in questo specifico progetto non è un requisito.

Quindi, funzionerà anche ora senza modifiche. Dopo aver menzionato le modifiche, sarà perfetto.