Colocación de condensadores de derivación después de que VCC alcanza el IC

Tengo una pregunta sobre los condensadores de derivación y sus posibles ubicaciones.

Estoy diseñando lo que espero sea una PCB de doble cara, que tiene el VCC y la gran mayoría de las líneas de datos en un lado, con la mayoría del otro lado como un plano GND en el que el primer lado puede pasar según sea necesario.

Encontré una imagen de una PCB en línea que está haciendo cosas similares que quiero lograr, que es la interfaz de la mayoría de las partes de 3.3V en una PCB diseñada para acoplarse con un host de 5V. Como tal, tiene 3 circuitos integrados de familia SN74LVCH16245A para hacer la traducción del nivel de señal de 5V a 3.3V y viceversa.

Encontré la forma en que el diseñador hizo que los condensadores de derivación fueran elegantes: parece que hay un pequeño plano VCC creado debajo de los circuitos integrados SN74LVCH16245A, y que las líneas VCC en los circuitos integrados están conectadas a ese plano en el lado opuesto de sus pines , con los condensadores de derivación luego conectados al pin en su lado normal, y luego la otra conexión del condensador de derivación claramente se dirige al otro lado para GND.

Dibujé un cuadro sobre los circuitos integrados SN74LVCH16245A en la imagen a continuación:

He hecho un diagrama de lo que creo que está sucediendo a continuación:

Mi pregunta es, ¿está bien que los condensadores de derivación se coloquen después de que el VCC en la PCB alcance los pines VCC en el IC? Pregunto porque nunca he visto condensadores de derivación colocados así, o aconsejado que se coloquen así. En cada ilustración que he visto, la línea VCC viene hacia el pin VCC en el IC desde la dirección normal que todas las demás líneas de datos. Y los condensadores de derivación siempre están entre el VCC entrante en el pin y el pin VCC en el propio CI, pero nunca después, como se muestra a continuación:

Si es cierto que está bien colocar condensadores de derivación de tal manera, entonces sería posible combinar ese diseño con la colocación de condensadores de derivación como "puentes" sobre los pines de datos adyacentes de los circuitos integrados, ¿no es así? Según la ilustración a continuación?

¿Alguien podría darme una idea de si esto está bien o si tienen una mejor sugerencia de cómo colocar condensadores de derivación?

¡Gracias!

Lo importante es tener una ruta de baja inductancia entre el condensador de desacoplamiento y el pin IC. Cualquier inductancia reduce la efectividad de la capacitancia. Poner el condensador "después" de la traza de suministro significa que el condensador deberá recargarse a través de una inductancia más alta, pero no puedo ver por qué esto sería importante.

Baja inductancia = trazas cortas y anchas. La traza realmente amplia debajo del IC tiene una inductancia bastante baja, por lo que generalmente es efectivo colocar los desacopladores a la izquierda y a la derecha del IC en sus diagramas. Parece posible que sus alternativas sean igual de efectivas, suponiendo que otras cosas no se vean comprometidas.

Tenga en cuenta que la inductancia y el condensador forman un circuito resonante, el filtro no será efectivo a la frecuencia resonante. Entonces, los diseñadores a menudo usan múltiples valores de desacopladores para resolver esto. Como 0.1 uF y 0.01 uF, o para una placa de alta frecuencia, quizás 0.01 y 0.001 uF

Existen herramientas de alta tecnología (es decir, costosas) para analizar la efectividad de su desacoplamiento. Nunca los he usado personalmente, aparecieron después de que dejé de diseñar tableros yo mismo.

Después de que comprenda cómo hacer algunos gráficos de impedancia de su diseño, puede variar la inductancia de traza 0.5nH / mm y elegir valores de límite con s-parms o ESR y calcular su impedancia del plano de potencia o no.

Pero recuerde que la resonancia siempre ocurrirá donde menos lo desee. ( Ley de murphy)

No importa. No piense en términos de "la corriente que va al IC desde la fuente de alimentación recarga el condensador de desacoplamiento en su camino hacia el IC". Esto no sigue ninguna analogía mecánica a la que podamos estar acostumbrados, como el tanque de reserva en un compresor de aire, los depósitos de agua o los trenes de suministro.

Piense en un análisis separado de CA y CC de los circuitos. Para corrientes de CC / baja frecuencia, la fuente de alimentación alimenta el condensador. Bajo CA / altas frecuencias, la verdadera fuente de alimentación es un circuito abierto y la fuente de alimentación efectiva es en realidad el condensador mismo.

Tiene dos variaciones diferentes de los circuitos que se ejecutan uno encima del otro, por lo que lo que realmente importa es una distancia mínima de bucle entre el componente y el capacitor. La ruta de corriente CC que actualiza el condensador no se reproduce en la ruta de corriente CA que el condensador está suministrando realmente. Las corrientes de CC que pasan por el condensador antes de llegar al CI son irrelevantes.

Esto se trata con más detalle en la Ingeniería de compatibilidad electromagnética del libro de Henry Ott en la sección 11.7.

Después está bien. Quizás el diseñador de PCB usó este enfoque para reducir el área de bucle de la tapa de derivación IC +. Las áreas de bucle más pequeñas requieren menos energía para luchar con la inductancia (más pequeña).

Verifique en los condensadores X2Y, y cómo el flujo de corrientes a través de vías de PCB adyacentes puede minimizar la inductancia y mejorar la derivación.

Está explorando un tema crucial para la fidelidad de la línea de datos de alta frecuencia. Dibuje la topología 3_D (no 2_D, sino 3_D) y examine el volumen total incluido. Minimizar ese volumen es la clave para un almacenamiento mínimo de energía y, por lo tanto, una inductancia mínima.

Si el objetivo general es bajo esr bypass. Se recomienda encarecidamente un plano de potencia y tierra de tamaño completo, dará como resultado el resultado de ESR más bajo. Por lo tanto, la colocación de vías que conectan las tapas de derivación es lo más importante. Desea que vcc y gnd via estén lo más cerca posible de los capicadores. Y para los circuitos integrados, desea que las vías estén lo más cerca posible de las almohadillas. Este diseño dará como resultado el ruido más bajo y el sistema más estable.

Por lo tanto, para su pregunta para un diseño de 2 capas, es muy cuidadoso pensar en enrutar todo. Recomiendo encarecidamente agregar una potencia interna y un plano de tierra. Si no puede, considere verter gnd en un lado y encender el otro, y mantenga espacio para que los vertidos permanezcan conectados.

De cualquier manera está bien, lo único importante es ponerlos cerca de los pines.

Lo que pensaría más es si realmente quieres un gran avión GND en un lado del tablero. Tratamos a GND como si fuera un 0V mágico que puede hundir cosas infinitas. En realidad, todas esas conexiones GND realmente tienen que fluir a través de ese plano.

Eso significa que tiene múltiples voltajes viajando por el mismo camino. Su plano GND estará en potenciales diferentes, que no son 0V. Esto no siempre es un gran problema, pero si el ruido es algo que le preocupa, sin duda es algo que debe tener en cuenta.

Tener rutas de retorno aisladas para algunos componentes es una muy buena idea.