Oops: induttore schermato molto vicino a un cristallo. Problema?

Ho un design che ha funzionato perfettamente sulle due schede che ho assemblato a mano, ma più della metà delle schede del negozio di assemblaggio locale sono cattive.

Ho rintracciato la modalità di errore più comune a un clock di riferimento instabile dal mio processore al PHY Ethernet. Immagino che il PLL non si blocchi correttamente in alcuni casi.

L'unica cosa che ho trovato (ed è probabilmente una grande cosa) è che nel tentativo di schiacciare l'area in qualche modo ho finito con il cristallo 24MHz per l'orologio di sistema (che viene inviato a un PLL per l'orologio di riferimento Ethernet ) -molto vicino all'induttore schermato del convertitore CC / CC. L'induttore schermato è orientato a 45 gradi rispetto al cristallo, ma un angolo si trova a 20 mils dal lato del cristallo! Ops.

Sono stato in grado di spostare questo cristallo a circa 160 mil di distanza ora, il che è il migliore che posso fare senza una seria rilavorazione. Ho visto un esempio di layout nelle note di layout del processore che sembrano mostrare il cristallo a circa 100 mil di distanza dall'induttore (il DC / DC è integrato in questo pacchetto di processori), quindi sto pensando che vada bene. Il comitato di valutazione li distingue per circa 250 milioni, ma non sembra che la distanza sia stata un fattore significativo in quel progetto (anche se avrebbe potuto essere). Sembra solo un posto conveniente per entrambi i componenti.

La mia grande preoccupazione al momento è ... ho risolto il problema? Quanto è probabile che un cristallo di 20 mil da un induttore schermato possa causare problemi? La cosa strana è che ho 6 schede che finora si sono comportate perfettamente, e circa 5 che hanno questo problema con il clock di riferimento PLL. Non sono sicuro del motivo per cui non sono tutte le schede, a meno che non sia solo come si sommano le tolleranze individuali.

Potrei avere maggiori problemi di integrità del segnale qui ... ma poi le parti molto più esigenti del layout del processore (memoria DDR2) sembrano comportarsi bene. Nessuna scheda mostra alcun accenno di problemi lì o altrove.

La causa più probabile dei miei guai è stata il negozio di assemblaggio locale. Ho un livello di confidenza molto basso nelle schede che ho ottenuto da loro. Ho trovato un gran numero di errori. Una scheda funziona da quando ho sostituito il cristallo ... Non ho visto alcuna oscillazione sull'oscilloscopio, ma al microscopio sembrava sicuramente avere connettività. Tuttavia, la sostituzione dei cristalli non ha aiutato nessuna delle altre schede.

Vorrei solo avere un problema concreto e risolto per questa prossima revisione del consiglio invece di un mucchio di "Probabilmente funzionerà ora" ...

Ecco una foto di prima e dopo (il cristallo è leggermente più grande in Y della sua impronta):

La mia ipotesi è che l'induttore probabilmente non è un fattore determinante per i fallimenti. Lo dico perché è un induttore e come tale produce un campo magnetico. Il quarzo nel cristallo non è particolarmente magnetico. In secondo luogo, si nota che l'induttore è schermato, quindi il campo di dispersione esterno dovrebbe essere piccolo. Tuttavia, l'uscita del cristallo ha un'impedenza piuttosto elevata e l'induzione potrebbe aggiungere una piccola tensione in serie con essa. Questo dovrebbe essere piccolo e non molto problema se il cristallo viene guidato correttamente con i tappi di carico corretti.

Osserverei da vicino il circuito dei cristalli. Sembra che forse stai usando un'impostazione del livello dell'unità troppo bassa o che i limiti di carico non siano corretti. Cosa dice la scheda tecnica che deve essere la capacità di carico del cristallo? Che taglia di calotta hai su ogni lato? Il chip che guida il cristallo può avere impostazioni di livello di azionamento diverse se è progettato per funzionare con una vasta gamma di cristalli. A 24 MHz dovresti quasi sicuramente utilizzare la scelta del livello di azionamento più elevato.

Osserva il pin di uscita del driver del cristallo (input to crystal) con una sonda ad alta impedenza. Questo dovrebbe essere un buon segnale forte. Potrebbe essere una sorta di onda quadra che guarda con angoli leggermente arrotondati o quasi un'onda sinusoidale. Dovrebbe essere un paio di Volt pp, di solito metà della tensione di alimentazione o più. Controlla attentamente la frequenza per assicurarti che non funzioni con un'armonica. Se lo è, è un'indicazione che uno o entrambi i tappi di carico non sono collegati o sono troppo bassi. Quindi guarda l'output di cristallo. Dovrebbe essere una bella onda sinusoidale a 24 MHz almeno una Volt pp, preferibilmente un po 'di più. L'unità funziona all'improvviso quando si posiziona la sonda dell'oscilloscopio su un cavo di cristallo? In tal caso, presenta nuovamente limiti di carico mancanti, difettosi o errati.