Question:
Laquelle de ces dispositions pour découpler les condensateurs attachés à un circuit intégré est incorrecte?
Anubhav Srivastava
2020-04-16 04:45:20 UTC
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J'ai commencé à concevoir mon premier PCB et j'essaie de comprendre comment disposer mes condensateurs de découplage.J'ai fait pas mal de lecture ici et ailleurs sur Internet et je ne sais toujours pas comment mes condensateurs doivent être connectés.

Case 1

Plus précisément, ces ( 1 et 2) postes d'échange de pile semblent indiquer que la broche GND doit être connectée au condensateur, qui est ensuite connecté avec un via àle plan du sol.

Case 2

Pendant ce temps, ce message indique que nous devrions que la broche GND aille directement au plan du sol, comme ceci:

enter image description here

Laquelle de celles-ci est correcte?Ou est-ce que je ne comprends pas quelque chose et sont-ils tous les deux corrects?Merci!

Remarquez dans votre première question liée, la puce avait des broches d'alimentation et de terre juste à côté de l'autre.Une puce haute vitesse devrait avoir cette disposition plutôt que l'alimentation et la masse dans les coins opposés.
Oui, la puce que j'utilise (atmega328) les a juste à côté de l'autre.L'image du cas 2 est-elle correcte uniquement quand ils sont éloignés l'un de l'autre?
De nombreuses fiches techniques de microcontrôleur contiennent des conseils de mise en page, commencez toujours par là.Ils auront également des recommandations pour découpler les valeurs de plafond sur des broches sensibles telles que / reset, etc.
Vous devez établir une connexion aussi courte que possible à l'alimentation et à GND.Imaginez rendre la boucle de courant 3D aussi petite que possible.
Cinq réponses:
SteveSh
2020-04-16 04:59:43 UTC
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Compte tenu de ce que vous avez montré, vous souhaitez utiliser votre première option - vias vers le plan GND et aucune trace.

Le problème avec l'option 2 (le plus à droite) est l'inductance de boucle & formée par la trace entre le capuchon et la broche GND du CI.À des fréquences de commutation suffisamment élevées, cette inductance peut donner l'impression que le plafond n'est même pas là.

Peut-être voudrait-il examiner cette question que & répond:

La masse de terre évite-t-elle les condensateurs de dérivation?

Désolé, mon message d'origine n'était pas clair.Je demandais la différence entre le cas 1 et le cas 2 (édité mon message).Dans le premier des deux messages d'échange de pile que j'ai liés, les commentaires disent que l'option d (dans ce message) est incorrecte.Mais l'option d est exactement comme le côté gauche du cas 2, pour autant que je sache.
_ "Dans le premier des deux messages d'échange de pile que j'ai liés" _ - vous devriez mettre les informations dans votre message.
Mais dans les deux cas, la connexion à la terre est assez longue.L'avantage de l'option 1 est que le plan de masse aura une inductance / résistance inférieure et vous aurez une trace de moins.
@Michael - mais vous ne pouvez vraiment pas faire grand-chose à ce sujet avec les broches se trouvant sur les côtés opposés de l'emballage.Me dit que ce n'est pas une vraie conception à grande vitesse par rapport aux normes d'aujourd'hui.
Dans mon IC, les broches VCC et GND sont côte à côte.L'image du cas 2 que j'ai tirée n'est pas la même que celle de mon IC.En supposant que l'image du cas 2 avait les broches VCC et GND juste à côté de l'autre, l'un de gauche ou de droite serait-il meilleur que l'autre?Merci!
En supposant que vous ayez des plans d'alimentation et de masse auxquels votre IC est connecté, il est préférable de connecter le capuchon à ces plans avec des vias plutôt que d'exécuter une trace vers les broches VCC et GND de l'IC.
Dmitry Grigoryev
2020-04-16 13:46:57 UTC
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Il convient de noter que sur les circuits intégrés haute fréquence, les broches VCC et GND sont généralement situées à proximité l'une de l'autre, de sorte que les cas 1 et 2 deviennent effectivement les mêmes. Exemple:

enter image description here

Si vous vous souciez vraiment d'une mise en page optimale, vous devriez préférer ces CI à ce que vous avez dans votre image où les broches VCC et GND sont sur les côtés opposés du paquet.

Donc, dans ce cas, la broche GND va au condensateur puis au plan de masse.Est-ce mieux / pire (ou ni l'un ni l'autre) que de passer directement de la broche GND au plan de masse.Merci!
Faire passer la broche de terre du MCU au capuchon de découplage, puis enfin passer par un vi vers le plan de masse, le condensateur «filtrera» l’alimentation avant d’atteindre le sol.Le condensateur filtrera tout le contenu haute fréquence.
@AnubhavSrivastava C'est exact.Plus important encore, si la longueur totale de la trace est inférieure à 10 mm, peu importe que le via ou le capuchon soit connecté en premier.L'inductance de trace les séparant sera négligeable.
@Jakob Halskov - Le but de ces condensateurs n'est pas de filtrer l'alimentation, mais plutôt de fournir (relativement) de grandes quantités de courant rapide (
@SteveSh qu'entendez-vous par événement de commutation?Si j'utilise l'IC pour allumer et éteindre une LED très rapidement, serait-ce un événement de commutation?
Non, je parle de la commutation de composants numériques à des dizaines de MHz ou d'un gros FPGA qui peut fonctionner avec des fréquences d'horloge internes de 500 MHz ou plus.
Je vois.Donc, pour les puces fonctionnant à des vitesses d'horloge beaucoup plus faibles (comme 8 MHz), c'est beaucoup moins un problème?
david
2020-04-16 11:33:49 UTC
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Premièrement, vous ne montez pas de condensateur directement sur une trace comme celle-là. Vous essayez normalement d'avoir des patins de montage symétriques et isolés, pour éviter les échecs et autres erreurs de montage. Et vous évitez les virages à angle droit sur les rails, dans la mesure du possible.

Deuxièmement, les deux options vous offrent une assez bonne connexion entre les broches d'alimentation et de masse de la puce. L'un comprend un via dans la boucle de masse: l'autre comprend un via reliant les plans de masse. L'un vous donne moins de courant dans le plan du sol - ce qui n'a probablement pas d'importance - et l'autre vous donne une piste légèrement plus petite - ce qui n'a probablement pas d'importance. Dans le monde réel, les autres broches de la puce peuvent perturber le plan de masse, ce qui n'est pas visible sur votre diagramme. Ou, plus probablement, il est impossible d'exécuter la piste du plan de masse sur la surface, car les autres broches ont besoin de connexions à cet endroit. La boucle jusqu'au plan du sol peut être plus longue --- ou la boucle autour de la surface peut être plus longue.

Il y a une raison pour laquelle vous avez trouvé les deux exemples sur Internet. La raison en est qu'aucun des deux exemples n'est clairement et universellement meilleur.

Robin Iddon
2020-04-17 11:14:13 UTC
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Les réponses à ce sujet jusqu'à présent sont toutes d'accord pour dire que "ça dépend". J'ai pensé que cela valait la peine de développer la zone de boucle mentionnée dans certaines des réponses, car c'est le facteur crucial ici.

Il s'agit de la zone de boucle formée par le capuchon et la puce. Il est préférable de comprendre ce qu'est la zone de boucle, alors vous pouvez choisir le meilleur compromis pour n'importe quelle situation. Il n'y a pas de solution «faites-le simplement de cette façon, toujours», j'ai peur.

La zone de boucle est la zone formée par le trajet du courant circulant dans la puce depuis le capuchon et le trajet du courant s'écoulant de la puce vers le capuchon. Appelons le chemin d'entrée V + et le chemin de retour GND.

Pour des raisons pratiques jusqu'à des fréquences de 1 GHz, vous pouvez simplement regarder la zone de boucle de haut en bas (c'est-à-dire simplement la dessiner au-dessus de vos images). À des fréquences plus élevées, vous devrez peut-être le regarder en 3D.

Là où vous forcez les courants à circuler dans une trace, le chemin est clair - ce sont les lignes des traces. Là où vous permettez à un courant de circuler sur un plan et que l'autre est en traces, le chemin des courants de fréquence plus élevée sur le plan ne suivra pas le chemin le plus court (auquel vous pourriez vous attendre) - au lieu de cela, ils essaient de suivre le chemin emprunté par le courant confiné aux traces. La fréquence la plus basse ou DC sur l'avion ira directement à l'alimentation et manquera complètement le découpleur, mais ceux-ci ne sont pas intéressants dans le contexte du placement du découpleur.

J'ai annoté votre image avec la zone de boucle (vue de dessus) dans chaque cas.

Les lignes pleines rouges sont les flux V + du bouchon à la puce & la ligne pointillée rouge est le flux de courant interne à travers la puce.

Les lignes vertes représentent les flux GND d'une puce à l'autre. Notez pour l'image de gauche que le chemin réel emprunté par la ligne verte de via à via dépendra de la fréquence - plus la fréquence est élevée, plus la divergence par rapport au chemin le plus court est extrême lorsque le courant de retour tente de suivre le courant direct.

Les zones bleues sont une zone de boucle.Vous pouvez voir lequel est le meilleur - c'est celui avec le moins de bleu.

Notez que j'ai rogné le texte correct / incorrect - cela dépend entièrement de l'application pour savoir si cela est vrai ou non - pour certaines applications, la solution de droite peut être suffisante et offrir d'autres avantages de routage.Cependant, il est peu probable que ce soit la meilleure solution.

Loop area illustration

J'espère que cela vous aidera.

Je vois, cela a beaucoup aidé.Dans mon IC, le VCC et le GND sont juste à côté de l'autre, donc je suppose que cela ne fera pas beaucoup de différence que je passe de la broche GND directement au plan de masse ou que je vais au capuchon, qui est connectéau plan du sol.Le document sur les considérations de conception matérielle AVR par Atmel (https://www.mouser.com/datasheet/2/36/doc2521-41636.pdf) dit de le connecter comme la réponse de Dmitry, donc je pense que je vais aller avec cela.
Je suis d'accord.La zone de boucle dans la disposition de Dmitry est plus petite que si vous essayez d'utiliser un via entre la puce et le capuchon.
Kyle B
2020-04-17 23:03:20 UTC
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Robin a raison - Tout est question de zone de boucle. L'idée d'un capuchon de découplage est de fournir le chemin d'impédance le plus bas possible pour les courants de retour. L'impédance est directement liée à la zone de boucle. Plus la zone de boucle est basse, plus l'impédance du courant haute fréquence est basse, et donc mieux votre cap de découplage fonctionne.

Peter a 100% tort (désolé Peter). Le terrain n'est absolument pas «le même partout». Ce n'est vraiment vrai qu'à DC. Plus les fréquences impliquées sont élevées, moins cette affirmation devient vraie. Pas censé être un coup de feu à Peter - j'ai connu de nombreux EE expérimentés qui ne comprennent pas vraiment ce concept. Très courant.

Si vous me le permettez, il existe en effet un million de "notes d'application". N'essayez pas d'apprendre ce sujet à partir des notes d'application.

Vous devriez lire un livre légitime, recto verso, comme si vous étudiez le sujet à l'école. Il existe plusieurs bons livres. Mon préféré est la "bible" de la mise en page de circuits imprimés à grande vitesse. C'est un livre vieux de 40 ans à ce stade, mais il n'a jamais été mis à jour car il ne doit pas l'être. Tout ce qu'il contient s'applique encore aujourd'hui et tout y est "correct" https://www.amazon.com/High-Speed-Digital-Design-Handbook/dp/0133957241

Si vous voulez sérieusement concevoir des cartes à grande vitesse, lisez ce livre. Puis lisez-le encore et encore. Laissez tout pénétrer. (Ne vous inquiétez pas, il y a très peu de mathématiques dedans;)

Après quoi, vous comprendrez également pourquoi "le sol n'est pas au sol partout".

Je vous promets que ce sera l'un des 80 $ les plus avantageux que vous ayez jamais dépensé pour votre carrière à &.

Le livre mentionné par Kyle B est celui que j'ai dans ma collection.J'ai aussi la "Propagation du signal à grande vitesse" de Dr. Johnson.Là encore, j'ai pu convaincre l'entreprise de les acheter pour moi.
Le courant continu suit le chemin de la moindre résistance, à mesure que la fréquence augmente, un plus grand rapport du courant suit le chemin de la moins impédance, à des fréquences plus élevées, le courant ne suivra que le chemin de la moins impédance et travaillera pour rester aussi près que possible de la trace du signal, J'ajouterai que les notes d'application sont plus que appropriées pour apprendre tout ce qui est nécessaire pour la conception et la mise en page à grande vitesse.Texas Instruments en a publié quelques-uns de la taille d'un manuel.


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Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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