Fragen zum PCB-Layout für MCU-Breakout-Boards

Ich versuche, ein Board zu routen, das im Wesentlichen ein Breakout für die LPC23xx / LPC17xx-MCU ist. Ich habe noch nie zuvor irgendetwas auf diese Komplexität gebracht, und ich habe ein paar Probleme. Ich weiß, dass eine 4-Lagen-Platine optimal wäre, aber ich bin ein Bastler, und die Umwandlung in eine 4-Lagen-Platine würde dies so teuer machen wie im Handel erhältliche Optionen. Ich habe mein Design auf ein paar bewährten zweilagigen Werbetafeln aufgebaut, damit ich weiß, dass es möglich ist, diese Arbeit zu machen. Erstens handelt es sich hierbei um die am häufigsten geroutete Karte (ignorieren Sie alle USB-Geräte auf der rechten Seite, ich habe noch nicht einmal entschieden, ob ich sie einbinden soll) ):

1) Ein Problembereich, den ich habe, ist die Länge der Spuren zwischen der MCU und den Kristallen (eine ist für die RTC, die andere für die MCU). Sie sind nicht länger als eines der Boards, auf denen ich mein Design aufgebaut habe, aber ich hätte gerne ein bisschen Bestätigung.

2) Ein weiteres Anliegen ist das Entkoppeln. Ich weiß, dass es im Allgemeinen keine zu große Entkopplung gibt, aber in diesem Fall fehlt mir der Platz, sodass ich nicht ALLE VCC / GND-Paare entkoppelt habe (es gibt eine Menge!). Beide Boards, auf denen ich mein Design aufgebaut habe, haben nur 2 Entkopplungskappen und ich habe drei, also kann ich dort gut sein. Soll ich arbeiten, um mindestens ein oder zwei weitere zu bekommen?

3) Ich habe ziemlich hart gearbeitet, um eine nahezu ununterbrochene Grundebene auf der untersten Ebene bereitzustellen. Es ist nur an ein paar Stellen gebrochen, eine für die Durchgangslöcher (die meiner Meinung nach eigentlich Pads sein sollten) in einem der Kristalle, und die andere ist der längere Weg für VCC zur MCU. Ist meine Grundplatte fest genug?

4) Die Energieverteilung war für mich ein besonderes Problem ( siehe meine vorherige Frage hier ). Am Ende habe ich beschlossen, eine große Füllung unter die MCU zu gießen und sie mit einer großen Spur an den VCC-Stift anzuschließen. Ist das eine akzeptable Strategie für die Energieverteilung? Wenn ich mit einem 4-Lagen-Board arbeiten würde, würde ich eine ganze Schicht für VCC verwenden, aber ich möchte aus Kostengründen bei 2-Lagen bleiben.

Insgesamt, wie habe ich mich hier geschlagen? Wird dies wahrscheinlich hochfahren, oder sollte ich zum Zeichenbrett zurückkehren?

1) Kristalle sollten nicht auf diese Weise geroutet werden. Die Spuren sollten kürzer und möglichst symmetrisch sein. Sie sollten Kondensatoren an einem einzigen Punkt mit GND verbinden, damit Sie kein Rauschen von der Erdungsplatte wahrnehmen. Dies ist besonders wichtig für RTC-Kristalle. Beim aktuellen Routing können Probleme mit dem Start / Ausfall der Generierung auftreten, wenn Sie Pech haben.

2) Checke mein Single-Layer-Board für ARM: http://hackaday.com/2011/08/03/an-arm-dev-board-you-can-make-at-home/ - auch dieser Albtraum funktioniert (nur) 1 Entkopplungskappe). Was Sie hier haben, wird auf jeden Fall funktionieren. Sie können einige zusätzliche Kappen (wie etwa 25 uF Elektrolyt + 2,2 uF Keramik) auf der Rückseite der Platine anbringen, Sie haben dort viel Platz und sowohl VCC als auch GND zusammen. Das einzige, was ich nicht mag, sind dünne Spuren an Ihren Kappen. Sie sollten so breit wie möglich sein. In meinem Entwurf war der einzige Kondensator durch 2 mm breite Leiterbahnen verbunden.

Schauen Sie sich auch C5 an: Sie können es ein wenig nach rechts bewegen, näher an die Kappe heranrücken und mit einer kurzen breiten Spur verbinden. Wenn Sie über unter dem Chip sind, können Sie keine breiten Spuren haben. Gleiches gilt für C6 und C7.

Wenn Sie dies zu Hause herstellen, haben Sie außerdem Probleme, Durchkontaktierungen unter QFP-Chips herzustellen.

3) Grundplatte ist mehr als genug. Es ist nur eine quadratische Grundfläche erforderlich, an der alle Entkopplungskappen angeschlossen sind. Bei Erdungsgeräuschen hilft dies nicht viel. Die Erdungsplatte wird für eine kontrollierte Impedanz benötigt, was in Ihrem Fall nicht wichtig ist. Ihre GND-Verbindung zu Kontakten sollte jedoch so breit wie möglich sein. Dies ist die allgemeine Regel: VCC- und GND-Netze sollten breite Spuren haben.

4) Ja, dies ist für langsame ARMs vollkommen in Ordnung.

In meinem Fall hatte ich sogar keine Rückseite und es funktionierte immer noch ;-) Das einzige, was man verbessern kann, wenn man in einer Fabrik fertigt, ist, ein kleines VCC-Quadrat auf der unteren Schicht in der Mitte des Chips zu haben und anzuschließen Bei VCC- und GND-Ebenen müssen die Widerstände und die Induktivität immer so niedrig wie möglich sein, damit die Kappen das Filtern von Rauschen erleichtern => Sie benötigen breitere und kürzere Spuren und mehr parallele Durchkontaktierungen . In diesem speziellen Design ist dies jedoch keine Anforderung.

So wird es auch jetzt ohne Änderungen funktionieren. Nach den genannten Änderungen wird es perfekt sein.