Preguntas de diseño de PCB para placa de conexión MCU

Estoy intentando enrutar una placa que es, esencialmente, una ruptura para la MCU LPC23xx / LPC17xx. Nunca antes había enrutado nada que se acercara a esta complejidad, y tengo algunas áreas de preocupación. Sé que un PCB de cuatro capas sería óptimo, pero soy un aficionado, y convertir esto en una placa de cuatro capas haría que esto sea tan costoso como las opciones disponibles comercialmente. Basé mi diseño en un par de tableros comerciales probados de dos capas, por lo que sé que es posible hacer que esto funcione. Primero, esta es la placa enrutada en su mayoría (ignore toda la maquinaria USB a la derecha, ni siquiera he decidido con seguridad si incluirla) (también, sé que la serigrafía es horrible, aún no lo he resuelto ):

1) Un área de preocupación que tengo es la longitud de los rastros entre el MCU y los cristales (uno es para el RTC, el otro es para el MCU). Ya no son más que ninguna de las placas en las que basé mi diseño, pero me gustaría un poco de validación.

2) Otra preocupación que tengo es el desacoplamiento. Sé que, en general, no hay demasiado desacoplamiento, pero en este caso, tengo poco espacio, así que no he desacoplado TODOS los pares VCC / GND (¡hay muchos!). Las dos placas en las que basé mi diseño tienen solo 2 tapas de desacoplamiento, y tengo tres, por lo que puedo ser bueno allí. ¿Debo trabajar para obtener al menos uno o dos más?

3) He trabajado bastante para proporcionar un plano de tierra casi ininterrumpido en la capa inferior. Se rompe solo en un par de puntos, uno para los agujeros pasantes (que creo que deberían ser almohadillas) en uno de los cristales, y el otro es la ruta más grande para VCC a la MCU. ¿Es mi plano de tierra lo suficientemente sólido?

4) La distribución de energía fue un problema particular para mí ( vea mi pregunta anterior aquí ). Al final, elegí verter un gran relleno debajo de la MCU y conectarlo al pin VCC con un gran rastro. ¿Es esta una estrategia aceptable para la distribución de energía? Si estuviera trabajando con una placa de 4 capas, usaría una capa completa para VCC, pero quiero seguir con 2 capas por razones de costo.

En general, ¿cómo lo he hecho aquí? ¿Es probable que esto se inicie o debo volver al tablero de dibujo?

1) Los cristales no deben enrutarse de esta manera. Las huellas deben ser más cortas y tan simétricas como sea posible. Debe conectar los condensadores a GND en un solo punto, para no recoger ningún ruido de la placa de tierra. Esto es especialmente importante para el cristal RTC. Con el enrutamiento actual, puede tener problemas con el inicio / falla de la generación si no tiene suerte.

2) Verifique mi placa de una sola capa para ARM: http://hackaday.com/2011/08/03/an-arm-dev-board-you-can-make-at-home/ , incluso esta pesadilla funciona (solo 1 tapa de desacoplamiento). Definitivamente lo que tienes aquí funcionará. Puede agregar algunos tapones adicionales (como algunos 25uF electrolíticos + 2.2uF cerámicos) en la parte posterior de la placa, tiene mucho espacio allí, y tanto VCC como GND juntos. Lo único que no me gusta son las huellas finas de tus gorras. Deben ser lo más amplios posible. En mi diseño, el único condensador estaba conectado por trazas de 2 mm de ancho.

Además, mire C5: puede moverlo un poco hacia la derecha, moverse más cerca de la tapa y conectarlo con una pista ancha y corta. Cuando tu via está debajo del chip, no puedes tener pistas anchas. Lo mismo para C6 y C7.

Además, si va a fabricar esto en casa, tendrá problemas para crear vías bajo chips QFP.

3) La placa de tierra es más que suficiente. No hay mucha necesidad de tener un plano de tierra sólido, excepto un cuadrado debajo del chip donde están conectadas todas las tapas de desacoplamiento, no ayudará mucho con el ruido de tierra. Se necesita placa de tierra para una impedancia controlada, lo cual no es importante en su caso. Pero su conexión GND a los contactos debe ser lo más amplia posible. Esta es una regla general: las redes VCC y GND deben tener pistas anchas.

4) Sí, esto está perfectamente bien para ARM de baja velocidad.

En mi caso, incluso no tenía el reverso, y todavía funcionaba ;-) Lo único que mejora si está fabricando en una fábrica es tener un pequeño cuadrado VCC en la capa inferior en el centro del chip y conectar hacia la parte superior usando algunas vías de 4-9 en lugar de 1. Para los planos VCC y GND, siempre debe tener resistencias e inductancias lo más bajas posibles para que las tapas puedan filtrar el ruido más fácilmente => necesita pistas más anchas y más cortas y más vías paralelas . Pero en este diseño específico no es un requisito.

Por lo tanto, funcionará incluso ahora sin modificaciones. Después de los cambios mencionados, será perfecto.