Platzieren von Überbrückungskondensatoren, nachdem VCC den IC erreicht hat

Ich habe eine Frage zu Bypass-Kondensatoren und deren möglichen Platzierungen.

Ich entwerfe eine, wie ich hoffe, doppelseitige Leiterplatte, die den VCC und die überwiegende Mehrheit der Datenleitungen auf der einen Seite hat, wobei die Mehrheit der anderen Seite als GND-Ebene fungiert, über die die erste Seite nach Bedarf in die Leiterplatte übergehen kann.

Ich habe ein Bild von einer Leiterplatte gefunden, die online ähnliche Aufgaben ausführt, die ich erreichen möchte. Dabei handelt es sich um eine Schnittstelle, die hauptsächlich aus 3,3-V-Bauteilen auf einer Leiterplatte besteht, die für die Verbindung mit einem 5-V-Host ausgelegt ist. Als solches verfügt es über drei ICs der SN74LVCH16245A-Familie für die Signalpegelumsetzung von 5 V auf 3,3 V und umgekehrt.

Ich fand die Art und Weise, wie der Designer die Bypass-Kondensatoren entworfen hat, elegant - es scheint, dass unter den ICs SN74LVCH16245A eine kleine VCC-Ebene erstellt wurde und dass die VCC-Leitungen der ICs auf der gegenüberliegenden Seite ihrer Stifte mit dieser Ebene verbunden sind. Wenn die Überbrückungskondensatoren dann mit dem Stift auf der normalen Seite verbunden sind, führt der andere Anschluss des Überbrückungskondensators sauber über die andere Seite zu GND.

Ich habe eine Box über die SN74LVCH16245A-ICs in der folgenden Abbildung gezeichnet:

Ich habe ein Diagramm erstellt, von dem ich denke, dass es unten vor sich geht:

Meine Frage ist, ist es in Ordnung, Bypass-Kondensatoren zu platzieren, nachdem der VCC auf der Platine die VCC-Pins auf dem IC erreicht hat? Ich frage, weil ich noch nie Bypass-Kondensatoren gesehen habe, die so platziert wurden oder empfohlen wurden, so platziert zu werden. In jeder Abbildung, die ich gesehen habe, kommt die VCC-Leitung aus der normalen Richtung zu dem VCC-Pin auf dem IC, die alle anderen Datenleitungen haben. Die Überbrückungskondensatoren befinden sich immer zwischen dem ankommenden VCC an den Pin und dem VCC-Pin am IC selbst, jedoch niemals danach, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Wenn es wahr ist, dass es in Ordnung ist, Überbrückungskondensatoren auf eine solche Weise zu platzieren, wäre es möglich, dieses Design mit dem Platzieren von Überbrückungskondensatoren als "Brücken" über benachbarten Datenstiften der ICs zu kombinieren, nicht wahr? Wie in der folgenden Abbildung dargestellt?

Könnte mir jemand einen Einblick geben, ob dies in Ordnung ist oder ob er einen besseren Vorschlag hat, wie man Überbrückungskondensatoren anordnet?

Vielen Dank!

Was wichtig ist, ist ein Pfad mit niedriger Induktivität zwischen dem Entkopplungskondensator und dem IC-Pin. Jede Induktivität verringert die Wirksamkeit der Kapazität. Wenn der Kondensator "nach" der Versorgungsspur platziert wird, muss der Kondensator über eine höhere Induktivität aufgeladen werden, aber ich kann nicht erkennen, warum dies von Bedeutung ist.

Geringe Induktivität = kurze und breite Leiterbahnen. Die wirklich breite Spur unter dem IC hat eine relativ geringe Induktivität, sodass es normalerweise effektiv ist, die Entkoppler in Ihren Diagrammen links und rechts vom IC anzubringen. Es scheint möglich, dass Ihre Alternativen genauso effektiv sind, vorausgesetzt, dass andere Dinge nicht kompromittiert wurden.

Beachten Sie, dass die Induktivität und der Kondensator einen Resonanzkreis bilden. Das Filter ist bei der Resonanzfrequenz nicht wirksam. Daher verwenden Designer häufig mehrere Werte von Entkopplern, um dies zu lösen. Wie 0,1 uF und 0,01 uF oder für eine Hochfrequenzplatine möglicherweise 0,01 und 0,001 uF

Es gibt hochtechnologische (dh teure) Werkzeuge, um die Wirksamkeit Ihrer Entkopplung zu analysieren. Ich habe sie nie persönlich benutzt, sie kamen, nachdem ich aufgehört hatte, selbst Boards zu entwerfen.

Nachdem Sie verstanden haben, wie einige Impedanzdiagramme Ihres Layouts erstellt werden, können Sie die Leiterbahninduktivität um 0,5 nH / mm variieren und Werte mit s-Parametern oder ESR auswählen und die Impedanz Ihrer Leistungsebene berechnen oder nicht.

Aber denken Sie daran, dass Resonanz immer dort auftritt, wo Sie es am wenigsten wollen. ( Murphys Gesetz)

Es spielt keine Rolle. Denken Sie nicht daran, dass "der Strom, der vom Netzteil zum IC fließt, den Entkopplungskondensator auf dem Weg zum IC wieder auflädt". Dies folgt keinen mechanischen Analogien, die wir gewohnt sind, wie zum Beispiel dem Reservetank eines Luftkompressors, den Wasserspeichern oder Versorgungszügen.

Denken Sie an eine getrennte AC- und DC-Analyse der Schaltkreise. Bei Gleich- / Niederfrequenzströmen versorgt das Netzteil den Kondensator. Bei Wechselstrom / hohen Frequenzen ist die eigentliche Stromversorgung ein offener Stromkreis, und die effektive Stromversorgung ist eigentlich der Kondensator selbst.

Sie haben zwei verschiedene Variationen der übereinander laufenden Schaltkreise, was also wirklich zählt, ist der minimale Schleifenabstand zwischen der Komponente und dem Kondensator. Der Gleichstrompfad, der den Kondensator auffrischt, spielt nicht in den Wechselstrompfad, den der Kondensator tatsächlich liefert. Die Gleichströme, die am Kondensator vor dem Erreichen des IC vorbeifließen, sind irrelevant.

Dies wird ausführlicher in Henry Ott's Buch Elektromagnetische Verträglichkeitstechnik unter Abschnitt 11.7 behandelt

Danach geht es gut. Vielleicht hat der Leiterplattenentwickler diesen Ansatz verwendet, um die Schleifenfläche der IC + -Bypasskappe zu reduzieren. Kleinere Schleifenbereiche benötigen weniger Energie, um mit der (kleineren) Induktivität zu kämpfen.

Prüfen Sie in X2Y-Kondensatoren, wie der Stromfluss durch benachbarte Leiterplatten-Durchkontaktierungen die Induktivität minimieren und die Umgehung verbessern kann.

Sie untersuchen ein entscheidendes Thema für die hochfrequente Dataline-Wiedergabetreue. Zeichnen Sie die 3_D-Topologie (nicht 2_D, sondern 3_D) und untersuchen Sie das gesamte eingeschlossene Volumen. Die Minimierung dieses Volumens ist der Schlüssel zu einem minimalen Energiespeicher und damit zu einer minimalen Induktivität.

Wenn das Gesamtziel niedrig ist, wird esr umgangen. Es wird dringend empfohlen, eine Power- und Groundplane in voller Größe zu verwenden, da dies den niedrigsten ESR-Wert ergibt. Daher ist die Platzierung von Durchkontaktierungen, die die Bypasskappen verbinden, am wichtigsten. Sie möchten, dass die vcc- und gnd-Vias den capicators so nahe wie möglich kommen. Und für die ICs möchten Sie die Vias so nah wie möglich an die Pads bringen. Diese Konstruktion führt zu geringstem Rauschen und stabilstem System.

Also für Ihre Frage für ein 2-Lagen-Design, ist sehr sorgfältig überlegt, alles zu routen. Ich würde wärmstens empfehlen, eine interne Strom- und Masseebene hinzuzufügen. Wenn Sie nicht in der Lage sind, ziehen Sie in Betracht, gnd auf die eine Seite und power auf die andere Seite zu schütten, und lassen Sie Platz, damit die Güsse verbunden bleiben.

In jedem Fall ist es in Ordnung, das einzig Wichtige ist, sie in die Nähe der Stifte zu bringen.

Ich würde eher darüber nachdenken, ob man wirklich ein großes GND-Flugzeug auf einer Seite des Brettes haben möchte. Wir behandeln GND, als ob es eine magische 0V ist, die unendliches Zeug versenken kann. In Wirklichkeit müssen alle diese GND-Verbindungen tatsächlich durch diese Ebene fließen.

Das heißt, Sie haben mehrere Spannungen, die über den gleichen Pfad laufen. Ihre GND-Ebene wird auf verschiedenen Potentialen liegen, die nicht 0 V betragen. Dies ist nicht immer eine große Sache, aber wenn Lärm etwas ist, über das Sie sich Sorgen machen, müssen Sie es sich unbedingt ansehen.

Es ist eine sehr gute Idee, isolierte Rückwege für einige Komponenten zu haben.