Diseño de PCB Quad SPI

Estoy tratando de hacer un buen diseño para la memoria flash Quad SPI NOR MT25QL256ABA1EW9-0SIT con la MCU STM32. Mi problema es que el pinout del chip de memoria me parece bastante inconveniente. He logrado intercambiar pines en el lado de MCU de la manera en que las señales residen una al lado de la otra, pero aún es difícil. Siguiendo la guía de diseño de Micron Quad spi , he logrado:

No dividir el plano de tierra subyacente (esta es una PCB de 2 capas),
Haga la señal del reloj corta y posiblemente con la menor flexión,
No use VIAS para el enrutamiento de señales

Sin embargo, no logré:

Mantenga cualquier impedancia sensible calculando las líneas de acción (realmente no hay mucho espacio y muchas señales)
Mantenga las longitudes de señal similares.

Aquí está el diseño:

Después de ampliar la imagen, se pueden ver los nombres de red en los pads de chips de memoria. En su opinión, me gustaría preguntarle si este diseño es suficiente para una transferencia de reloj de hasta 80 Mhz. Para fines de comparación, la forma rosa en la que se encuentra el chip es de 18 x 8 mm. Los vertidos de polígono GND están archivados para mayor visibilidad. Agradecería toda ayuda.

— Łukasz Przeniosło
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¿Es la capa inferior un vertido completo? ¿Puedes agregar una captura de pantalla del vertido superior también?

— Mike

¿No sería mejor rotarlo para lograr longitudes de señal más iguales? No es necesario colocar los pines de suministro con las tapas entre los chips; ese espacio podría usarse para la coincidencia de longitud.

— Araho

Esa vía entre las dos tapas es un poco extraña ... ¿Te saliste con la tuya?

— Sean87

Lo quité. Quería hacer un cierre rápido a través de pero era cerrar.

— Łukasz Przeniosło

Respuestas:

Para FR4, usando epsilon efectivo de 3.25 obtenemos la longitud de onda de una señal de 80 MHz en la PCB a 80 calculando

longitud de onda = (c / f) * (1 / sqrt (epsilon)) = (300000000 m / s / 80000000 1 / s) * (1 / sqrt (3.25) = 2.06 metros.

Usando 1/16 de longitud de onda como el "límite seguro" por debajo del cual no necesitamos preocuparnos por los reflejos y el tiempo de señal relativo, es

safe_length = (1/16) * longitud de onda = 2.06 / 16 = 12.8 centímetros = 5 pulgadas.

Sus rastros de señal están muy por debajo de ese límite. Tu ruta es lo suficientemente buena.

https://www.jlab.org/accel/eecad/pdf/050rfdesign.pdf

— PkP
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Pero todavía existe la consideración de diafonía. ¿Debo hacer más espacio entre las trazas a propósito?

— Łukasz Przeniosło

Por cierto, no deberías considerar solo lo fundamental de la frecuencia de reloj. Un enfoque más conservador sería considerar los rápidos bordes ascendentes / descendentes, que podrían ser 1-3 ns ... es decir, a frecuencias mucho más altas.

— next-hack

Creo que no hay necesidad de diseñarlo en exceso. Como quiera que lo mire, el enrutamiento está muy por debajo de los límites de RF a 80MHz y cualquier problema probablemente no se deba al enrutamiento, más posiblemente con el diseño de la almohadilla o algo así. Lo suficientemente bueno es lo suficientemente bueno. Es hora de pasar al siguiente problema. :)

— PkP

Desde el punto de vista de la topología, puede considerar rotar el chip SPI Flash 90 grados a la izquierda (en sentido antihorario) como se muestra a continuación. Esto tenderá a igualar las longitudes de enrutamiento naturales y permitirá cierta posibilidad de igualar la longitud con la MCU.

— Michael Karas
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Parece que NCS y CLK están mal enrutados, pero el resto de la respuesta se mantiene.

— Ignacio Vazquez-Abrams

@ IgnacioVazquez-Abrams - Acabo de cambiar las etiquetas del lado derecho. Corregido ahora.

— Michael Karas

Gracias por la respuesta. Traté de hacerlo de la forma en que lo describió, pero tenía la señal del reloj más flexible. ¿Es más importante mantener las trazas de longitud similar? La parte inferior no está diseñada solo para gnd, es una capa de señal, pero tengo la intención de que el bot coloque rastros debajo

— Łukasz Przeniosło

Los flashes SPI modernos más grandes tienen una almohadilla térmica debajo del chip, lo usaría y evitaría enrutarlo si es posible.

— PkP

Sí, tengo la almohadilla térmica en consideración

— Łukasz Przeniosło