Easyelectronics.ru

Здравствуйте!
Имею задачу разработать печатную плату с микроконтроллером ATMEGA 128. Интересует подключение питания, внешнего кварцевого резонатора, входа сброса "Ресет", а также входа ИОН для встроенного в МК АЦП.
В ходе решения данного вопроса ознакомился со следующими источниками информации:
http://easyelectronics.ru/razvedenie-pitaniya.html
http://easyelectronics.ru/chistaya-zeml ... lecad.html
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/mb90/pcb.htm
Application Note 16bit-EMC-Guideline

Однако, после прочтения данных материалов у меня всё же осталось несколько вопросов, вернее некоторая неуверенность в том, правильно ли я всё понял и делаю!?
Прикрепляю изображение варианта подключения ,который на данный момент считаю оптимальным.
Буду признателен за любые советы, ссылки на дополнительную информацию и помощь в решении данной задачи.

Финский, спасибо! Интересно почитать...
// но вот хочется повонять на ТСа: на дворе 21 век, а он как в 90-х застрял! Зачем новые платы на этом дерьме мамонта разрабатывать?

forummailandlogin, обоснования будут, или просто пукнул в лужу?

Весь зал громко... "Во дурак..."
И кстати, пятаки у бга это отнюдь не виа, любознательный вы наш...

Требования по расположению переходных и всего прочего в большинстве своём задается условиями производства платы. Есть такая штука, как "поясок переходного отверстия (annular ring)", и его минимальное значение регламентируется условиями производства. Есть и другие ограничения, такие как мин. зазоры между проводниками. Нередко за очень малые значения требуют повышенной оплаты, как за увеличение сложности.
Так что при проектировании ПП в первую очередь следует ознакомиться с требованиями производства, на котором будете заказывать плату.

Что касается рисунка автора темы, то... тут дело вот в вот этом (показано желтыми линиями:



Очень неудачная компоновка с круговыми петлями питания. Для дорожек питания старайтесь выделить отдельный слой. По возможности, конечно. Но всё же, желательно чтобы питание находилось на другом слое по отношению к большинству сигнальных линий. Подводите магистральную дорожку питания к некоторой области компонентов, и потом уже через переходные перекидываете питание поближе к целевым компонентам. Такой вариант существенно упрощает разводку как сигнальных линий, так и питания.
А вот smd-компоненты желательно располагать на одной стороне, по соображениям монтажа. И если есть возможность их разместить на одной стороне, то следует придерживаться этого правила.

Можно например делать вот так (нижний слой):
большинство сигналов находится на нижнем слое, там же размещены керам. и тантал. конденс. по соображениям монтажа. Питание VCC и GND подводится с верхнего слоя через переходные в непосредственной близости с ножками питания. На верхнем слое питание МК подводится одной веткой (дорожкой). Другие ветки (дорожки) подают питание на другие компоненты платы. Дорожки VCC не закольцовываются, а ответвляются от какой-то одной точки или от одной магистральной дорожки. Полигоны GND так же делятся на полигоны питания и разделительные полигоны, которые отделяют разные части схемы. По полигонам питания протекают возвратные токи питания, а разделительные полигоны служат экранами, через которые никакие токи не протекают, но они подключены к общей точке GND.



Зря вы так, сударь, зря! Причина проста - растекание припоя по дорожке соединения и утекание припоя непосредственно с площадки. Причем, если дорожка еще и толстая сделана, то устранить непропай будет очень непросто - утекать будет не только припой, но и тепло от паяльника. А пайка оплавлением вообще приведет к браку из-за разного нагрева и разного поверхностного натяжения - противоположная сторона поднимется и непропай будет уже на других дорожках.
Так что, одно из важнейших правил ПП - контактные площадки под пайку должны иметь одинаковые размеры для всего компонента. Есть даже особый способ задания площадок, соединенных с земляными полигонами или полигонами питания - так называемые термальные перемычки, которыми площадка соединяется с полигоном. Перемычки создают тепловое сопротивление во время пайки, не позволяя теплу с площадки утекать на полигон меди.

Так что, при проектировании платы нужно учитывать не только правильность разводки сигналов/питания, но и особенности последующего монтажа компонентов. А это очень немаловажно, уж поверьте! Представьте, что изготовленную плату вам потом очень сложно запаять. Кое-как спаяли, начинаете проверять - а там сплошной брак - здесь непропай, тут залипухи (сопли), а сюда вообще невозможно подобраться ни паяльником, ни феном из-за стоящего вплотную пластикового высокого разъема...

Финский, спасибо за информацию!
Только вот она меня ещё больше озадачила! Дело в том, что в приведённом Вами документе содержатся рекомендации по минимизации участка "чистой земли" (от МК до конденсаторов кварца), чему явно не стремится автор этой информации: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/mb90/pcb.htm , я бы даже сказал напротив, намеренно увеличивает площадь обозначенного выше полигона.
Я склоняюсь к варианту предложенному в Вашей статье, вернее всегда примерно так и делал, но хотелось бы разобраться, действительно ли это вариант обеспечит лучшую стабильность в работе устройства при работе его в условиях сильных электромагнитных помех.

..

viewtopic.php?f=14&t=16969&p=300748#p300748
Тут похожее обсуждалось.

QX22, если это DIY свистоперделка , то отличный результат получаем со сплошной землей на нижней стороне.
Via - заклепки из проволоки 0.7 ...

В своей первой поделке на AVR-ке AT90USB162 именно так и развёл землю от нагрузочных конденсаторов кварца. В результате контроллер от кварца не работал: меняешь фьюзы на внутренний генератор -- мк стартует и работает, возвращаешь на кварц -- не стартует. После исправления разводки всё заработало...
Поэтому послушайте совет Финского и посмотрите PDF-ку (Пример 1.pdf) от ILYAUL.

BusMaster, спасибо за развёрнутый ответ!
Большая часть вещей о которых Вы говорите мне совершенно ясна и очевидна. Проблема в том, что все известные рекомендации одновременно применить не получается, нужен компромисс, а вот решить чем жертвовать, что более критично а что менее я и не могу!

На изображении второй вариант, посмотрите его пожалуйста. Что скажете? Главным образом, я сомневаюсь на счёт подключения входа сброса (расположение компонентов и точек подключения), а также компоновки элементов возле питания АЦП и входа опорного напряжения.
Ещё один вопрос касательно полигона под кварцевым резонатором, а также конденсаторами, нужен он там или нет? (или же полигон целесообразен исключительно в том случае, если по нему не течёт возвратный ток?)

ILYAUL, спасибо, мне нравится как изложена информация в этом документе, внимательно читаю полную версию:
http://caxapa.ru/lib/emc_immunity.html
Кстати, список используемой литературы также очень интересен, информации из этих источником можно доверять!

Финский, ещё раз благодарю!
Netzschlange - спасибо!

В двух словах:
разная толщина дорожек с одной и с другой стороны smd-компонентов, разветвление дорожек от контактной площадки = как раз это и создаст проблемы при монтаже - резисторы придется паять вручную паяльником, удерживая пинцетом детальку.
Подводка GND к внутреннему полигону с левого нижнего угла - там не выдержан минимальный зазор между дорожкой и левой нижней площадкой - при проверке на производстве будет ошибка, а при самостоятельном изготовлении платы - замыкание.
Так что тут больше проблем технологических, нежели электрических.
И на плате ведь наверняка еще будут дорожки и компоненты, так ведь? Попробуйте их развести. А то на практике бывает так, что начинаешь разводить сигнальные линии и размещать остальные компоненты, а тут мешаются конденсаторы и дорожки питания. Если вся эта байда мешается - целесообразно ее закинуть целиком на другой слой. Вы же все равно размещаете керам.конд. на другой стороне же, так что монтаж уже двусторонний выходит. Так что и закидывайте питание целиком уж на вторую сторону. Кароч, попробуйте развести сигнальные линии и остальные компоненты - а там уже видно будет.
А вообще, даже при не самом удачном расположении элементов - работать будет! :) Иной раз вон на беспаечной макетке собираешь - и работает ведь!

Я сразу не предупредил, это просто рисунок, исключительно с целью наглядности электрических соединений изобразил, игнорируйте технологические ограничения.
Несколько компонентов вручную запаять с обратной стороны платы не проблема, это штучные устройства.
На плате будет присутствовать некоторое количество периферии (АЦП через ADUM, вых. драйвера через оптроны, флешка I2C, датчики температуры, разъёмы, и т.д.).
Понимаю, что работать будет. Хотелось бы минимизировать вероятность сбоев в работе, по причине рестарта МК. Иногда эти устройства расположены в непосредственной близости от мощных электродвигателей, различных импульсных устройств. Прежний вариант устройства в некоторых случаях самопроизвольно ресетится каждые 10 секунд, в других случаях раз в несколько дней, а в некоторых условиях по 10 лет без нареканий работает. Измерить или сгенерировать эти помехи, попробовать различные варианты решения очень бы хотелось но нет такой возможности, поэтому решаю проблему всесторонне и комплексно.