Quanto è buono il mio design xtal sul mio pcb?


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Sto progettando una tavola per un progetto scolastico usando l'aquila. Pensavo di poter fare a meno di utilizzare l'orologio di bordo del PIC18 poiché non sta facendo molto (principalmente solo LED), ma uno dei suoi compiti è la comunicazione RS232 e ho (appena) appreso che l'onboard non è abbastanza preciso da nessuna parte per qualsiasi tipo di comunicazione. Poiché il collegamento RS232 è cruciale, ho bisogno che funzioni. Quindi ho avuto il compito di stipare un xtal e due tappi sul mio PCB già affollato. Ecco il mio risultato alle 3 di questa mattina:

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Sono sicuro di aver fatto sudare un po 'il progettista di bordo con esperienza. La grande traccia luminosa è terra. Penso che sia il massimo che potessi fare considerando che non c'era assolutamente spazio per spostare il PIC o i due chip più in alto e pochissimo spazio per spostare quello in basso. La scheda sarà fresata a controllo numerico, quindi non posso andare meno di 16 mm di larghezza traccia / 16 mil di spaziatura. Ho riorganizzato quello che potevo per assicurarmi che OSC1 e OSC2 non avessero via. I tappi sono piccoli piccoli cerotti ~ 20pf, ho appena usato le parti cilindriche per la spaziatura dei pad.

(Inoltre, il blu è lo strato inferiore, il rosso è la parte superiore; tutto deve essere attraverso il foro e connettersi sul fondo)

Ho intenzione di far funzionare il chip a 4.9152MHz. Se per qualsiasi ragione insondabile non è abbastanza velocità, mi piacerebbe l'opzione di 7,2 MHz. So che la velocità influenza il design.

Tutto il consiglio sarebbe apprezzato. Probabilmente farò girare i tappi in modo che la traccia sull'xtal sia più breve. Non vedo alcun modo possibile per avere un "anello di terra" che è suggerito in quanto non c'è spazio.

EDIT: ecco un design aggiornato. Ho sostituito i tappi con un ingombro migliore (ancora in ceramica) e il microcontrollore si collega al piano terra in un solo punto. Le linee tratteggiate mostrano dove metterò il mio anello di guardia (i pin 1 e 20 del TPIC sono N / C):

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Modifica 3: tracce più grasse, migliore schermatura, penso che questo sia il massimo che può ottenere:

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domanda quasi duplicata: electronics.stackexchange.com/questions/41693/… Anche se la domanda precedente riguarda un layout SMT, si applicano gli stessi principi di base.
Il fotone

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Questo è ancora più vicino alla tua situazione: electronics.stackexchange.com/questions/39136/…
The Photon

Non specifichi la tua velocità RS232, ma a molte velocità il cristallo interno va bene per la comunicazione asincrona.
Kenny,

RS232 sarà al massimo 9600 baud. Se risulta che non ne ho bisogno, allora posso lasciarlo non popolato. In questo modo non dovrò rispedire la scheda, posso semplicemente inserire i componenti e sono di nuovo attivo e funzionante. Ho visto il collegamento di Photon ed è stato molto utile per il piano di massa.
BB il

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@kenny Molte persone lo credono, ma è sbagliato. L'errore percentuale che un UART può tollerare è indipendente dalla velocità di trasmissione in uso.
Dave Tweed,

Risposte:


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Vedo alcuni problemi con il tuo design:

  1. Uno dei tappi tocca fisicamente il cristallo. Spostalo solo un po 'di distanza

  2. Sposta il cristallo verso l'alto in modo che sia il più vicino possibile al PIC18.

  3. Fai spazio per l'anello di guardia. Dal piccolo che vedo nell'immagine, puoi probabilmente spostare alcune cose per avvicinarlo.

  4. assicurati di mettere a terra la custodia in cristallo meccanicamente (non saldarla forzatamente in qualche modo)

  5. Cambia i condensatori per il cristallo in ceramica. Questo li renderà più piccoli e qui non ha senso l'elettrolitico.

La realtà è che anche nel suo stato attuale, il circuito funzionerà. Quindi non è una questione se funzionerà, ma se otterrai le migliori prestazioni, il clock più pulito, un EMI più basso, ecc.

Di seguito è una nota dell'app su come ottimizzare i cristalli di layout:

AVR186: Best practice per il layout PCB degli oscillatori


Per quanto riguarda 1 e 5, i condensatori erano sempre in ceramica, ho appena usato un'impronta elettrolitica nell'aquila a causa della spaziatura dei pad. Ho trovato una parte migliore e l'ho sostituita con quella. Non so come mettere a terra il cristallo se non ho un cuscinetto di terra sullo strato superiore ... è corretto?
BB il

È necessario costruire un anello di protezione attorno al cristallo dal pin GND del PCB. Fondare il caso non ti farà né distruggere. Basta mettere una traccia che non è coperta con soldermask sotto la custodia in modo che entri in contatto meccanicamente con la custodia stessa, quindi fai attenzione durante la saldatura in modo che entri in contatto.
Gustavo Litovsky,

Nella tua seconda foto non hai ancora posizionato il cristallo il più vicino possibile al microcontrollore. Funzionerà, ma non è il miglior design. Tuttavia, per le tue esigenze potrebbe essere abbastanza buono.
Gustavo Litovsky,

È il più vicino possibile. Non c'è spazio tra i chip per l'xtal, i cappucci, l'anello di protezione e una linea di messa a terra a 16mil. Una migliore messa a terra e una protezione EMF sembrano più importanti di una frazione di pollice.
BB il

Essere più vicini porta una migliore messa a terra e protezione EMF: D Tuttavia, se è tutto ciò che puoi fare, allora è tutto ciò che puoi fare. Inutile spremere un'arancia secca per il succo.
Gustavo Litovsky,
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