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Más pines Vdd que Vss

Actualmente estoy trabajando en mi primer diseño de hardware de microcontroladores; tuve una clase de microcontroladores en la universidad, pero se centró en el lado del software de las cosas, y utilizó una placa de desarrollo pre-hechos (para el Freescale 68HC12).

Tengo una pregunta que no me atrevo a plantear porque parece bastante básica, y tal vez incluso obvia, pero al mismo tiempo no he podido encontrar una respuesta clara al buscar en las hojas de datos o en los foros en línea.

Me he decidido por un chip de la serie STM32F7, y me encuentro con esta duda mientras planifico sus conexiones básicas de alimentación y tierra. Veo un total de 12 pines Vdd en el paquete 144-LQFP (9xVdd + 1xVdda + 1xVddusb + 1xVddsdmmc), pero sólo 10 pines Vss. Un breve inciso: Consideré brevemente el dsPIC33F de Microchip para este proyecto, y noté un desequilibrio similar (7 pines Vdd y 6 pines Vss).

He estado leyendo alguna documentación introductoria al diseño de hardware, y siempre se enfatiza con fuerza la importancia de las tapas de desacoplamiento colocadas cerca del dispositivo para cada par Vdd/Vss para los diseños de alta velocidad. Me pregunto qué debería hacer para esos pines Vdd que no tienen un par Vss obvio. Mi PCB seguramente incorporará una capa de plano de tierra, por lo que podría simplemente desacoplar esos pines Vdd no emparejados directamente al plano, pero siempre he tenido la sensación de que esos emparejamientos de pines Vdd/Vss eran importantes.

¿Me estoy perdiendo algo obvio?

He incluido un par de imágenes a continuación, que muestran mi estrategia actual para desacoplar tanto un par Vdd/Vss como un solo pin Vdd. Por favor, hágame saber si hay un problema obvio con cualquiera de los métodos.

Decoupling a pair

Decoupling a single Vss

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Dror Puntos 745

Como fabricante de chips, me resulta fácil explicar la causa del desequilibrio. Es que hay varios anillos diferentes de VDD en el CI para diferentes propósitos, pero una sola tierra. Los diferentes anillos de VDD pueden estar en diferentes voltajes, pero la tierra está siempre a cero voltios.

Así que para la tierra, hay un rectángulo de cobre sólido en el leadframe (eso es lo que los pines del IC se extienden desde) bajo el dado para la tierra. Internamente, puede haber docenas de almohadillas que están unidas a la tierra de cobre. De esta manera, la tierra puede ser bastante sólida en diferentes partes del CI, lo que minimiza las corrientes de sustrato: la corriente que fluye a través del cobre no causará problemas como el latch-up en el CI, a diferencia de las fuertes corrientes de sustrato que causan condiciones de latch-up.

Así pues, en el interior de la carcasa de plástico del CI se encuentran, más o menos, los pares GND/VCC que mencionas en tu pregunta. Pero en cuanto a la tierra, debido a la almohadilla de tierra en el leadframe, no es necesario que cada pin de GND se extienda fuera del paquete del CI - el cobre de tierra dentro del paquete del CI es lo suficientemente fuerte.

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Ed Eliot Puntos 16

Sólo hay que conectar los pines VDD restantes al plano de tierra mediante condensadores de desacoplamiento. No siempre es necesario que los pines de alimentación y tierra sean iguales. Si tienes una referencia de tierra sólida en todo el circuito, funcionará bien.

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Gracias; lo sospechaba, pero no encontraba una respuesta clara en ningún sitio en el que mirara.

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user46195 Puntos 31

Además de las otras razones... el stm32f7xx es el sucesor del sucesor... de un chip donde había más pines de tierra que lo que ves ahora en tu F7. El F4 y el siguiente F7 tienen desacoplamiento de vcore en dos pines que eran GND en el stm32F1xx y 'F2xx ......

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