Recommandations concurrentes concernant la mise en page des cristaux PCB

Ceci est lié à la question suivante: comment se présente la disposition de mon oscillateur à cristal?

J'essaie de disposer un cristal de 12 MHz pour un micro-contrôleur. J'ai lu plusieurs recommandations spécifiquement pour les cristaux ainsi que pour la conception haute fréquence.

Pour la plupart, ils semblent s'accorder sur quelques points:

1. Gardez les traces aussi courtes que possible.
2. Gardez les paires de traces différentielles aussi proches que possible de la même longueur.
3. Isolez le cristal de toute autre chose.
4. Utilisez des plans de sol sous le cristal.
5. Évitez les vias pour les lignes de signaux.
6. Eviter les angles droits sur les traces

Voici la disposition de ce que j'ai actuellement pour mon cristal:

Le rouge représente le cuivre du circuit imprimé supérieur et le bleu la couche inférieure du circuit imprimé (conception à 2 couches). La grille est 0.25mm. Un plan de sol complet se trouve sous le cristal (couche bleue) et le cristal entoure un sol lié au plan de sol inférieur à l'aide de plusieurs vias. Le tracé qui se connecte à la broche à côté des broches de l’horloge correspond à la réinitialisation externe de l’uC. Il devrait être maintenu à ~ 5V, et une réinitialisation est déclenchée quand il est court-circuité à la terre.

J'ai encore quelques questions à poser:

1. J'ai vu quelques configurations recommandées qui placent les condensateurs de charge plus près du circuit intégré et d'autres qui les placent du côté éloigné. Quelles différences puis-je espérer entre les deux et lequel est recommandé (le cas échéant)?
2. Dois-je retirer le plan de sol directement sous les traces de signal? Il semble que ce soit le meilleur moyen de réduire la capacité parasite sur les lignes de signaux.
3. Recommanderiez-vous des traces plus épaisses ou plus minces? Actuellement, j'ai des traces de 10 mil.
4. Quand dois-je rassembler les deux signaux d'horloge? J'ai vu des recommandations où les deux lignes sont essentiellement orientées l'une vers l'autre avant de se diriger vers le uC, et d'autres où elles sont séparées et rapprochées lentement comme je le fais actuellement.

Est-ce une bonne mise en page? Comment cela pourrait-il être amélioré?

Sources que j'ai lues jusqu'à présent (j'espère que cela couvre la plupart d'entre elles, il me manque peut-être quelques-unes):

1. Recommandations de TI concernant les directives de mise en page à grande vitesse
2. Considérations de conception du matériel AVR d'Atmel
3. Les meilleures pratiques d'Atmel pour la configuration des oscillateurs sur les PCB

modifier:

Merci pour vos suggestions. J'ai apporté les modifications suivantes à ma mise en page:

1. La couche inférieure située sous l’uC est utilisée comme plan d’alimentation 5V et la couche supérieure est un plan de masse local. Le plan de masse a un seul via vers le plan de masse global (couche inférieure) où le 5V se joint à la source, avec un condensateur céramique de 4,7uF entre les deux. L'acheminement de la terre et de l'alimentation beaucoup plus facile!
2. J'ai enlevé les éléments de masse situés directement sous le cristal pour éviter de court-circuiter le boîtier en cristal.
3. @ RussellMcMahon, je ne suis pas sûr de ce que vous entendez exactement par minimiser la zone de boucle. J'ai téléchargé une mise en page révisée dans laquelle je rassemble les broches en cristal avant de les envoyer au uC. Est-ce que c'est ce que vous vouliez dire?
4. Je ne suis pas tout à fait sûr de pouvoir compléter ma boucle de garde autour du cristal (pour le moment, c'est une sorte de crochet). Devrais-je exécuter deux vias pour connecter les extrémités (isolées de la terre globale), supprimer l'anneau partiel ou simplement le laisser tel quel?
5. Devrais-je enlever la terre globale sous le cristal / cap?

Votre placement est bien.

Votre routage des traces de cristal est correct.

Votre échouement est mauvais. Heureusement, mieux le faire facilite réellement la conception de votre circuit imprimé. Il y aura un contenu haute fréquence significatif dans les courants de retour du microcontrôleur et les courants dans les capsules de cristal. Celles-ci doivent être contenues localement et NON autorisées à traverser le plan de sol principal. Si vous n'évitez pas cela, vous n'avez plus un avion au sol mais une antenne patch alimentée au centre.

Nouez tout le terrain immédiatement associé au micro sur la couche supérieure. Cela inclut les broches de terre du micro et le côté des bouchons de cristal. Puis connectez ce réseau au plan de masse principal en un seul endroit . De cette façon, les courants de boucle haute fréquence causés par le micro et le cristal restent sur le réseau local. Les seuls courants traversant la connexion au plan de masse principal sont les courants de retour perçus par le reste du circuit.

Pour obtenir un crédit supplémentaire, placez les deux points d’alimentation les uns à côté des autres, puis placez un capuchon en céramique de 10 µF environ entre les deux, immédiatement du côté micro des points d’alimentation. Le capuchon devient un shunt de deuxième niveau pour les courants de haute fréquence à la terre produits par le microcircuit, et la proximité des points d’alimentation réduit le niveau de commande de l’antenne patch de tout ce qui échappe à vos autres défenses.

Pour plus de détails, voir https://electronics.stackexchange.com/a/15143/4512 .

Ajouté en réponse à votre nouvelle mise en page:

C’est nettement mieux dans la mesure où les courants de boucle haute fréquence sont conservés dans le plan de masse principal. Cela devrait réduire le rayonnement global du conseil. Étant donné que toutes les antennes fonctionnent de manière symétrique en tant que récepteurs et émetteurs, cela réduit également votre sensibilité aux signaux externes.

Je ne vois pas le besoin de faire en sorte que le fond des bouchons de cristal revienne au micro si gros. Il y a peu de mal à cela, mais ce n'est pas nécessaire. Les courants sont assez faibles, alors même une trace de 8 mil suffira.

Je ne vois vraiment pas l'intérêt que l'antenne délibérée descende des capsules de cristal et s'enroule autour du cristal. Vos signaux sont bien en dessous de ceux qui vont commencer à résonner, mais ajouter des antennes gratuites en l'absence d'émission ou de réception RF n'est pas une bonne idée. Vous essayez apparemment de mettre un "anneau de garde" autour du cristal, mais vous n'avez pas expliqué pourquoi. À moins que vous ayez des cristaux dV / dt très élevés à proximité et des cristaux de mauvaise qualité, il n’ya aucune raison d’avoir besoin d’anneaux de garde.

Jetez un coup d’œil à la note d’application d’Atmel AVR186, intitulée "Meilleures pratiques pour la disposition des oscillateurs de circuits imprimés" à l’ adresse http://ww1.microchip.com/downloads/fr/DeviceDoc/Atmel-8128-Best-Practices-for-the-PCB- Layout-of-Oscillators_ApplicationNote_AVR186.pdf

Placez les capuchons de chargement à côté du circuit intégré; entre le circuit intégré et le cristal. Gardez les traces XTALI, XTALO courtes mais minimisez leur couplage capacitif en les gardant aussi éloignées que possible les unes des autres. Si vous avez besoin de faire des traces plus longues qu'un demi-pouce, placez un fil de terre entre elles pour tuer la capacité croisée. Entourez les traces de terre de tous les côtés et placez un plan de masse sous le tout.

Gardez les traces courtes.