Разъединяющие конденсаторы на нижнем слое?

Я использую развязывающие конденсаторы 0,01 мкФ в упаковке 0805 для каждой пары V _cc / GND моих CPLD . Итак, всего около восьми конденсаторов). Я считаю, что немного проще проложить плату, если развязывающие конденсаторы расположены на нижнем слое и подключены к выводам V _cc и GND CPLD / MCU с помощью переходных отверстий .

Это хорошая практика? Я понимаю, что цель состоит в том, чтобы минимизировать токовую петлю между чипом и конденсатором.

Мой нижний слой также служит наземной плоскостью. (это двухслойная плата, поэтому у меня нет плоскости V _cc ), и поэтому мне не нужно подключать заземляющий контакт конденсатора с помощью переходных отверстий. Очевидно, контакт GND чипа подключен через переход. Вот картина, которая иллюстрирует это лучше:

Толстый след, идущий к конденсатору, равен V _cc (3,3 В), и он подключен к другому толстому следу, который идет прямо от источника питания. Таким образом, я подаю V _cc на все конденсаторы. Это хорошая практика для подключения всех развязывающих конденсаторов таким образом, или я столкнусь с проблемами в будущем?

Альтернативный способ, который я видел использованным, состоит в том, что существует одна трассировка для V _cc и другая для GND, которая работает от источника питания. Разъединяющие конденсаторы затем «касаются» этих следов. Я заметил, что в этом подходе не было заземления - только толстые следы V _cc и GND, бегущие из одной точки. Немного похоже на мой подход V _CC, описанный в предыдущем параграфе, но также принятый для GND.

Какой подход будет лучше?

фигура 2

Рисунок 3

Вот еще несколько фотографий развязывающих конденсаторов. Я думаю, что из них лучше всего тот, где конденсатор находится на верхнем слое - вы согласны?

Очевидно, мне понадобится один проход для контакта GND, если я хочу, чтобы он подключался к заземляющей плоскости. Что касается значения, от 0,001 мкФ до 0,1 мкФ было указано в документации Altera, и поэтому я остановился на уровне 0,01 мкФ. К сожалению, хотя я мысленно заметил, что мне понадобится еще один конденсатор на расстоянии менее 3 см, я не помнил, чтобы реализовать его на схеме. Основываясь на предложенных здесь рекомендациях, я также добавлю 1 мкФ конденсатор параллельно каждой паре Vdd / GND.

Что касается мощности - я буду использовать 100 логических элементов для 100-битного сдвигового регистра. Частота работы в значительной степени зависит от интерфейса SPI MCU, который я буду использовать для считывания регистра сдвига. Я буду использовать самую медленную частоту, которую AVR Mega 128L допускает SPI (то есть 62,5 кГц). Микроконтроллер будет работать на частоте 8 МГц, используя свой внутренний генератор.

Читая ответы ниже, я теперь весьма обеспокоен своей наземной плоскостью. Если я понимаю ответ Олина, мне не следует подключать вывод GND каждого конденсатора к заземляющей плоскости. Вместо этого я должен подключить выводы GND к основной сети GND на верхнем уровне, а затем подключить эту сеть GND к основному возврату. Я прав здесь?

Если это так, должен ли я иметь заземляющий самолет вообще? Единственные другие чипы на плате - это MCU и другой CLPD (хотя это же устройство). Помимо этого, это просто набор заголовков, разъемов и пассивных элементов.

Вот CPLD с конденсаторами 1 мкФ и звездообразной сетью для V _cc . Это выглядит как лучший дизайн?

Меня сейчас беспокоит то, что звездная точка (или область) будет мешать плоскости земли, так как они находятся в одном слое. Также обратите внимание, я подключаю V _cc только к выводу V _cc больших конденсаторов . Это хорошо или я должен подключить V _cc к каждому конденсатору отдельно?

Ох, и, пожалуйста, не возражайте против нелогичной маркировки конденсаторов. Я собираюсь исправить это сейчас.

$V_{DD}/V_{SS}$
$\mu$

отредактируйте
Ваш третий скриншот, безусловно, лучший, с точки зрения развязки. (Я бы даже позволил, чтобы следы шли прямо вниз.) Я не вижу проблем ни с наземной плоскостью, ни с переходами к ней. Только не размещайте переход между колпачком и штырьками CPLD. Расстояние шапки-CPLD должно быть очень коротким, если возможно, даже короче! :-)

edit 2
Сначала я не обратил внимания на пакет, но ваш четвертый скриншот показывает, что пакеты ваших заглавных букв огромны . Я вижу, что Марк также отметил это, и я согласен с ним: переключиться на меньший размер. В наши дни 0402 довольно стандартен, и ваш цех по сборке печатных плат может делать и 0201. ( AVX имеет 10 нФ X7R в упаковке 0201.) Меньшая упаковка позволит вам разместить конденсатор ближе к микросхеме, но в то же время оставить место для соседних следов.

Дальнейшее чтение
Выбор конденсаторов MLC для байпаса / развязки . Документ AVX с
использованием развязывающих конденсаторов . Кипарис документ

Я согласен, что в целом это не имеет большого значения, если на другой стороне платы ставятся обходные заглушки от микросхемы, которую они обходят. В пакетах BGA это единственный способ обойти некоторые пары питания / заземления. Дело в том, чтобы минимизировать обходной контур крышки. Если лучший способ добиться этого - поместить крышку байпаса под чип, тогда все в порядке.

Однако в вашем случае это не имеет смысла. У вас ничего нет на верхнем слое, где будет колпачок, поэтому подключите его непосредственно к контактам и добавьте один через нижний слой.

Есть еще одна причина, по которой мне не нравится ваш макет независимо от обхода. Вы выполняете соединение между контактом заземления микросхемы и стороной заземления крышки байпаса через основную плоскость заземления. Теперь у вас есть патч-антенна с центральным питанием вместо заземления. Старайтесь удерживать токи высокочастотной петли за пределами заземления. Убедитесь, что петля между микросхемой и крышкой байпаса настолько короткая, насколько это возможно, а затем соедините заземленную часть этой петли с основной сетью заземления в одном месте. То же самое касается силовой части петли. Это удерживает высокочастотные токи, сохраняя при этом хорошую связь с землей и питанием. Это не имеет значения, чтобы обойти, но это имеет значение в отношении радиочастотных излучений.

Цель (как вы знаете) состоит в том, чтобы обеспечить как можно более низкий импеданс между питанием и землей, поэтому важно, чтобы следы (от вывода до конденсатора) были как можно короче. С 4-х и более-слойной платой гораздо проще добиться хороших высокочастотных характеристик, но с осторожностью это можно сделать на двухслойной плате.

Я сделал довольно много двухслойных тестовых плат ПЛИС и использую метод, который Стивен упоминает с помощью колпачка и следов на одном слое - обычно я бы использовал 100 нФ и 10 нФ рядом друг с другом на каждом наборе силовых контактов (ближайший 10 нФ) на контакты) с парой 1 мкФ и 10 мкФ дальше.

Если вы используете переходные отверстия в вышеупомянутой конструкции, то в идеале первое, что встречаются в следах, - это конденсатор, а не переходные отверстия (то есть, как упомянуто выше, но с переходными отверстиями). Так что в вышеупомянутой конструкции, если у вас есть контактные площадки конденсатора между контактами и vias, и рядом с переходными отверстиями (т.е. без трассы, как via is extension of pad), вы создаете как можно меньший цикл. Если у вас есть заглушка на нижней стороне (очень распространено, чтобы они находились «под» микросхемой с переходными отверстиями к земле / силовой плоскости), тогда просто придерживайтесь очень короткого пути к переходу от вывода, затем заглушку прямо рядом с переходом на другом боковая сторона.

Важно поддерживать полное сопротивление в широкой полосе пропускания. Конденсаторы с разными значениями имеют разные SRF (собственные резонансные частоты), обычно чем больше крышка, тем ниже SRF. Так, например, размещение 2 x 1 мкФ, 4 x 100 нФ, 8 x 10 нФ на ваших направляющих CPLD / FPGA поможет обеспечить это. Если вы посмотрите на примечания к приложению поставщика или на схему платы разработчика, вы увидите систему развязки, очень похожую на описанную выше.

Вот пример сопротивления конденсатора по частоте (из документа TI ):

Крышка сверху или снизу не имеет большого значения, если вы должны использовать оба способа.

В этом случае крышка снизу хороша, так как вы получаете прямое заземление, а использование сквозного или эквивалентного соединения неизбежно.

НО вы говорите, что понимаете, что цель состоит в том, чтобы минимизировать петлю между чипом и колпачком, а затем вы делаете ненужный. Он не очень большой, но гораздо больше, чем должен быть. Вы бежите из колпачка, под площадками IC к переходу, а затем снова возвращаетесь к площадкам IC. Вы можете либо поставить переход на внешней стороне микросхемы рядом с колпачком, чтобы у вас была нулевая петля между колпачком и микросхемой, либо, возможно, лучше поставить колпачок под микросхему либо чуть ниже переходных отверстий, как показано здесь, либо электрически лучше всего, если n = немного сдвинет переходные отверстия и поместит крышку вправо против переходных отверстий, где дорожки к IC соответствуют переходным отверстиям для минимально возможного цикла.

Это имеет значение? - вполне возможно, нет. Но если вы можете получить кепку прямо против выводов микросхемы при нулевой стоимости, то это хорошо.

Существует потенциально более серьезная проблема:

Вы спрашиваете о распределении VCC / Gnd, используя дорожку / дорожку или дорожку заземления.
Из этих дорожек / заземления потенциально лучше, так как это может помочь минимизировать импеданс заземления, НО «щели», которые треки на дне прорезают через «ландшафт» заземляющей плоскости, могут вызвать много проблем. Как показано там, у вас есть хорошая маленькая излучающая антенна в слоте в нижнем слое. он бежит от IC + через левую руку, затем через слот к крышке + ve. Это, вероятно, полезная петля связи на нескольких сотнях МГц.

В другом месте вы можете взять + ve в верхней дорожке через слот заземляющей плоскости, а затем подключиться к удаленной точке (скажем, IC + ve) и подключить контакт заземления микросхемы к заземляющей плоскости на ИС. Затем ток будет течь через верхнюю дорожку, через слот, в микросхему, если вывод IC gnd, в заземленную плату, через gp к источнику питания, но встречая слот в пути. Чтобы обойти щель, она будет перемещаться вбок к подходящему пути с низким импедансом вокруг щели, затем обратно под верхнюю дорожку и на своем пути. Ток заземления по сторонам и вокруг прорези делает очень хороший передатчик УВЧ. А также может выступать в роли приемника.

Некоторые люди должны разработать их в - вы можете получить их бесплатно :-(.

Замечание по применению Freescale - Компактные интегрированные антенны гласят:

В худшем случае вам может быть лучше с двумя верхними гусеницами для земли и V +, если вы можете сбалансировать путь к каждому и минимизировать расстояние между треками во всех точках. Распределение звезд лучше, если это возможно. В тех случаях, когда нельзя избежать нескольких каналов на одной дорожке источника питания, убедитесь, что сигналы, размещенные на паре дорожек компонентами в одном месте, не оказывают отрицательного влияния на другие на той же паре дорожек. аннулировать любой ценой, имея несколько путей электропитания на основе дорожек к одному источнику питания. В классической идеальной и редко полностью реализуемой системе все источники питания имеют звездообразную структуру, соединяясь только от источника питания.

Если вы поставите колпачки на дно, то доска будет нуждаться в дополнительном прогоне через место подбора и оплавления духовки. Это добавит стоимость к готовой доске.

Несколько не по теме, но так как ваши требования к частоте (очень) скромные, у вас есть возможность снизить силу диска или скорость нарастания на вашем CPLD (если поддерживается). Чем круче логический переход, тем больше в нем содержится высокочастотных составляющих. Более медленная скорость нарастания уменьшит переходные процессы переключения и снизит требования к вашей развязывающей сети.