Isla de tierra o isla VCC bajo el CI

Question

Supongamos que tengo una placa de circuito impreso pequeña (4cmm x 4cmm) de 4 capas con un apilamiento estándar de Señal-Vcc-Gnd-Signal. La placa está dominada por dos QFP-100 (FPGA y uC) tanto en la parte superior como en la inferior de la placa con varias trazas por debajo de cada uno de los chips.

Tanto la FPGA como el uC se alimentan del mismo raíl de 3,3V. Ahora estoy si debo

• simplemente conectar cada pin de alimentación y el condensador asociado al plano Vcc por medio de vías O
• formar una isla Vcc en la parte superior e inferior debajo de los CI y conectar esta isla al plano Vcc en un punto, posiblemente a través de una cuenta de chip. Los tapones de desacoplamiento se conectarían a la isla Vcc y tendrían la otra pata conectada a la capa Gnd mediante vias. O
• formar una isla Gnd en la parte superior e inferior debajo de los CI y conectarla en un solo lugar al plano Gnd. Cada pin de Gnd se conectaría entonces a la isla de Gnd y cada pin de Power se uniría a la capa de Vcc mediante vias. Lo mismo para las tapas de desacoplamiento.

En cualquiera de los dos últimos casos, la isla contendría inevitablemente algunos cortes y agujeros.

No hay ningún circuito analógico excepcionalmente sensible en la placa, excepto el ADC dentro del uC. Aun así, me gustaría tener la alimentación/tierra lo más tranquila posible.

Answer 1

Dado que piensas tener los dos circuitos integrados espalda con espalda en la placa de circuito, no puedes utilizar la técnica típica de poner las tapas de derivación debajo de los circuitos integrados. Además, dado que los dos circuitos integrados son piezas con plomo en forma de ala de gaviota, lo mejor es colocar los condensadores de derivación de cada chip justo al lado de las patillas PWR/GND del circuito integrado, de modo que haya una conexión directa de cobre entre la tapa y las patillas del circuito integrado. A continuación, conecte cada patilla PWR y GND con vías hacia abajo en las capas internas VCC y GND.

Dado que el espacio debajo de los QFP-100 no será en gran medida útil para el enrutamiento de las señales, puedes colocar la mayoría de tus vías PWR y GND debajo de los CIs en lugar de fuera del perímetro de pines del CI. Si hay algunas conexiones entre la MCU y la FPGA podrías utilizar parte del espacio bajo los CIs para interconectar la MCU con la FPGA. Yo sugeriría que completaras estas conexiones en el diseño antes de comprometerte con el pinning final de la FPGA para optimizar el enrutamiento bajo cada IC. En cualquier caso, resiste fuertemente la tentación de cortar las capas PWR y GND para añadir señales de interconexión en esas capas, especialmente bajo los dos CIs.

Como tu MCU tiene un ADC, probablemente también tiene un par de pines VCCA y GNDA separados. Planifica cuidadosamente cualquier circuito analógico para que el bypass y cualquier isla que crees para ellos esté fuera de la periferia de la MCU. Procura que las tapas de bypass sean las mismas que las demás (cobre directo de las tapas a los pines del CI). Entonces puedes colocar conexiones GND de un solo punto para este cobre analógico en el pin del CI - posiblemente bajo el CI justo dentro del pad del CI - en el plano GND común.

Al planear un diseño pequeño como este, puede ser bueno también permitir flexibilidad en la selección del tamaño de los paquetes de condensadores de bypass. En algunos casos puede ser útil seleccionar paquetes 0402 o 0201 debido a los pines PWR / GND directamente adyacentes. En otros casos en los que puede haber pines de señal entre los pines de alimentación, seleccione un condensador SMT más grande para salvar el espacio entre los pines PWR / GND y permitir el enrutamiento de las trazas de señal en el chip IC entre las almohadillas del condensador.

Answer 2

Yo optaría por la opción 1 vias para todos, vias separadas sin compartir. El objetivo es minimizar la impedancia entre las capas de alimentación y gnd, y entre los pines y los tapones. En las dos segundas opciones, asumiendo que no se tallan esas islas, todavía tendrías una conexión de baja impedancia entre tus pines y tapas. Sin embargo, tienes la mitad de vías que en la primera opción, por lo que la impedancia total de las vías se duplicará.

Recuerde que quiere mantener sus tapas y sus pines tan "eléctricamente" cerca como sea posible. Cuanto menor sea la impedancia entre la alimentación y la tierra, menor será la tensión de ondulación.