Wie gut ist mein XTAL-Design auf meiner Platine?

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Ich entwerfe ein Brett für ein Schulprojekt mit Eagle. Ich dachte, ich könnte mit der Onboard-Uhr des PIC18 davonkommen, da sie nicht viel leistet (meistens nur LEDs), aber eine ihrer Aufgaben ist die RS232-Kommunikation, und ich habe (nur) erfahren, dass das Onboard bei weitem nicht genau genug ist für jede Art von Kommunikation. Da die RS232-Verbindung von entscheidender Bedeutung ist, muss sie funktionieren. Ich hatte also die Aufgabe, ein xtal und zwei Kappen auf meine bereits überfüllte Leiterplatte zu stopfen. Hier ist mein Ergebnis um 3 Uhr morgens:

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Ich bin sicher, ich habe einige erfahrene Boarddesigner ein bisschen ins Schwitzen gebracht. Die große leuchtende Spur ist gemahlen. Ich denke, es ist das Beste, was ich tun kann, wenn man bedenkt, dass es absolut keinen Platz gab, um den PIC oder die beiden oberen Chips zu bewegen, und sehr wenig Platz, um den unteren zu bewegen. Die Platine wird CNC-gefräst, so dass ich nicht weniger als 16 mil Spurweite / 16 mil Abstand machen kann. Ich habe alles neu angeordnet, um sicherzustellen, dass OSC1 und OSC2 keine Durchkontaktierungen haben. Die Kappen sind kleine Keramiken ~ 20pf, ich habe nur die zylindrischen Teile für den Padabstand verwendet.

(Blau ist auch die untere Schicht, Rot ist die Oberseite; alles muss durch das Loch sein und sich unten verbinden)

Ich plane, den Chip mit 4,9152 MHz zu betreiben. Wenn es aus irgendeinem unergründlichen Grund nicht genug Geschwindigkeit gibt, hätte ich gerne die Option 7,2 MHz. Ich weiß, dass Geschwindigkeit das Design beeinflusst.

Jeder Rat wäre dankbar. Ich werde wahrscheinlich die Kappen drehen, damit die Spur zum xtal kürzer ist. Ich sehe keine Möglichkeit, einen "Erdungsring" zu haben, der vorgeschlagen wird, da kein Platz vorhanden ist.

EDIT: Hier ist ein aktualisiertes Design. Ich habe die Kappen mit einer besseren Grundfläche (immer noch Keramik) ausgetauscht, und der Mikrocontroller ist nur an einer Stelle mit der Erdungsebene verbunden. Die gestrichelten Linien zeigen, wo ich meinen Schutzring platzieren werde (die Stifte 1 und 20 des TPIC sind nicht zutreffend):

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Edit 3: Dickere Spuren, bessere Abschirmung, ich denke das ist so gut wie es nur geht:

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pcb pcb-design oscillator layout eagle BB ON
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Nahezu doppelte Frage: electronic.stackexchange.com/questions/41693/… Obwohl es sich bei der früheren Frage um ein SMT-Layout handelt, gelten dieselben Grundprinzipien.
Das Photon
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Dieser ist noch näher an Ihrer Situation: electronic.stackexchange.com/questions/39136/…
The Photon
Sie geben Ihre RS232-Geschwindigkeit nicht an, aber bei vielen Geschwindigkeiten eignet sich der interne Kristall für die asynchrone Kommunikation.
Kenny
RS232 wird höchstens 9600 Baud betragen. Wenn sich herausstellt, dass ich es nicht brauche, kann ich es einfach unbewohnt lassen. Auf diese Weise muss ich das Board nicht neu starten, ich kann nur die Komponenten einstecken und bin wieder betriebsbereit. Ich habe Photons Link gesehen und es war sehr hilfreich in Bezug auf die Grundebene.
BB am
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@kenny Viele Leute glauben das, aber es ist falsch. Der prozentuale Fehler, den ein UART tolerieren kann, ist unabhängig von der verwendeten Baudrate.
Dave Tweed

Antworten:

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Ich sehe einige Probleme mit Ihrem Design:

  1. Eine der Kappen berührt den Kristall physisch. Bewegen Sie es nur ein wenig weg

  2. Bewegen Sie den Kristall so nach oben, dass er dem PIC18 so nahe wie möglich kommt.

  3. Machen Sie Platz für den Schutzring. Von dem kleinen, das ich auf dem Bild sehe, können Sie wahrscheinlich einige Dinge bewegen, um es näher zu bringen.

  4. Stellen Sie sicher, dass das Kristallgehäuse selbst mechanisch geerdet ist (nicht irgendwie gewaltsam verlöten).

  5. Ändern Sie die Kondensatoren für den Kristall in Keramik. Dies wird sie kleiner machen und es macht hier keinen Sinn, Elektrolyse zu betreiben.

Die Realität ist, dass die Schaltung auch in ihrem aktuellen Zustand funktioniert. Es geht also nicht darum, ob es funktioniert, sondern ob Sie die beste Leistung, die sauberste Uhr, eine niedrigere EMI usw. erzielen.

Das Folgende ist ein App-Hinweis zum besten Layout von Kristallen:

AVR186: Best Practices für das PCB-Layout von Oszillatoren

Gustavo Litovsky
quelle
In Bezug auf 1 und 5 waren die Kondensatoren immer aus Keramik. Ich habe wegen des Pad-Abstands nur einen elektrolytischen Fußabdruck bei Eagle verwendet. Ich habe ein besseres Teil gefunden und es dadurch ersetzt. Ich weiß nicht, wie ich den Kristall erden soll, es sei denn, ich habe ein Erdungspad auf der obersten Schicht ... ist das richtig?
BB am
Sie müssen einen Schutzring um den Kristall aus dem GND-Stift der Leiterplatte bauen. Das Erden des Falles wird Sie nicht machen oder brechen. Legen Sie einfach eine Spur, die nicht mit einer Lötmaske bedeckt ist, unter das Gehäuse, damit es mechanisch mit dem Gehäuse selbst in Kontakt kommt. Seien Sie dann beim Löten vorsichtig, damit es Kontakt aufnimmt.
Gustavo Litovsky
In Ihrem zweiten Bild haben Sie den Kristall immer noch nicht so nah wie möglich am Mikrocontroller platziert. Dies wird funktionieren, aber es ist nicht das beste Design. Dennoch könnten Ihre Anforderungen gut genug sein.
Gustavo Litovsky
Das ist so nah wie ich es bekommen kann. Zwischen den Chips befindet sich kein Abstand für das XTAL, die Kappen, den Schutzring und eine Erdungsleitung bei 16 mil. Bessere Erdung und EMF-Schutz klingen wichtiger als ein Bruchteil eines Zoll näher.
BB am
Näher zu sein bringt eine bessere Erdung und einen besseren EMF-Schutz: D Wenn das jedoch alles ist, was Sie tun können, dann ist das alles, was Sie tun können. Es macht keinen Sinn, eine trockene Orange für Saft zu pressen.
Gustavo Litovsky