Руководство по проектированию аппаратуры SF32LB52x — Разводка PCB¶

6. Рекомендации по разводке PCB¶

Используйте эту главу вместе с разделом 5 при проверке разводки. До окончательного размещения компонентов принципиальная схема уже должна определять вариант MCU, дерево питания, компоненты тактирования, резерв под RF-цепи, выводы дисплея и памяти, а также доступ к контрольным точкам.

Цель проектирования

Преобразовать принципиальную схему в пригодную для производства четырёхслойную плату с металлизированными сквозными отверстиями (PTH), не допуская проблем с импедансом, помехами и путями возвратного тока в чувствительных цепях RF, кварцев, аудио, питания, USB и SDIO.

Порядок проверки PCB

1. Проверьте посадочное место корпуса, контактные площадки и апертуры трафарета для паяльной пасты.
2. Согласуйте с изготовителем PCB стек слоёв, ширину и зазоры проводников, сверление и требования к импедансу.
3. Разместите MCU, кварцы, RF-цепи, DC/DC, зарядное устройство, разъёмы дисплея и памяти и компоненты аудиотракта.
4. Проверьте вывод трасс из корпуса и разводку чувствительных цепей, прежде чем завершать менее критичные линии GPIO.
5. Сохраните снимки разводки RF, кварцев, USB, SDIO, аудио, DC/DC, зарядного устройства и линий питания как подтверждение проверки.

6.1. Проектирование посадочного места¶

Корпус QFN68L SF32LB52x имеет размеры 7 mm x 7 mm x 0,85 mm, 68 выводов и шаг 0,35 mm.

Чертёж корпуса задаёт номинальную общую высоту 0,85 mm, диапазон 0,8–0,9 mm и номинальный зазор до платы 0,02 mm при максимуме 0,05 mm. При проверке монтажных зазоров и корпуса изделия используйте подробный чертёж, а не только округлённое описание размеров.

На рисунке 6.1-3 периферийные площадки имеют размеры 0,2 mm x 0,55 mm, шаг 0,35 mm, окна паяльной маски 0,3 mm x 0,65 mm и окна трафарета пасты 0,2 mm x 0,55 mm. Это эталонные размеры; перед выпуском посадочного места проверьте требования монтажного процесса.

Чертёж корпуса задаёт номинальный размер открытой площадки 5,49 mm x 5,49 mm. В примере вывода трасс центральная площадка соединена с GND; не считайте её механическим элементом, который можно оставить неподключённым.

6.2. Стек слоёв PCB¶

Эталонный проект допускает монтаж на одной или обеих сторонах платы. Компоненты можно разместить на одной стороне, а конденсаторы и другие пассивные элементы — на обратной стороне под MCU. Рекомендуется четырёхслойная PCB с металлизированными сквозными переходными отверстиями (PTH).

На рисунке 6.2-1 приведён эталонный стек толщиной 0,8 mm ±10%, включая металлизацию и паяльную маску. Расчётная общая толщина составляет 0,79553 mm. Согласуйте фактическую толщину готовой PCB и структуру диэлектриков с изготовителем; этот пример не является универсальным стеком слоёв.

Строки препрега предполагают площадь меди 70%. Dk и Df воспроизведены из рисунка, включая Df 0,8 паяльной маски; это не подтверждённые универсальные свойства материалов. Для расчёта импеданса и потерь используйте фактические данные изготовителя.

6.3. Общие правила проектирования PCB¶

Соблюдайте общие правила проектирования плат PTH, приведённые в эталонном проекте.

Правила на рисунке 6.3-1 задают минимальную и рекомендуемую ширину проводника 0,1 mm и максимальную 2,54 mm. Зазоры 0,1 mm для проводников, переходных отверстий и площадок отделены от правил для меди: 0,127 mm, а между медными областями — 0,15 mm. Отступ от края платы составляет 0,25 mm. Это эталонные правила CAD; отдельно проверяйте производственные ограничения и разводку с контролируемым импедансом.

Дополнительные правила на рисунке 6.3-1 задают по 0,1 mm между отверстиями и между корпусами компонентов. Некоторые значения для одной цепи равны нулю; это не отменяет зазоры между разными цепями и правила для края платы и меди.

6.4. Вывод трасс из корпуса¶

Выводите все сигналы корпуса QFN на верхнем слое.

6.5. Разводка тактовых цепей¶

Эти правила разводки тактовых цепей применяются к обеим группам вариантов:

• Размещайте кварцы внутри экранирующего кожуха, на расстоянии более 1 mm от края PCB и как можно дальше от нагревающихся компонентов: PA, зарядного устройства и цепей PMU. Желательно расстояние более 5 mm, чтобы нагрев не влиял на дрейф частоты.
• Оставляйте вокруг кварца свободный зазор более 0,25 mm, без другого металла и компонентов.
• Разводите цепи кварца 48 MHz на верхнем слое проводниками длиной 3–10 mm и шириной 0,1 mm, с экранированием землёй. Держите их вдали от VBAT/VCC, DC/DC и высокоскоростных сигналов. Не проводите другие трассы на верхнем и соседнем слоях под кварцевой цепью.
• Разводите цепи кварца 32,768 kHz на верхнем слое: длина ≤10 mm, ширина 0,1 mm, расстояние между параллельными 32K_XI/32K_XO ≥0,15 mm. Обеспечьте экранирование землёй и не проводите другие трассы на верхнем и соседнем слоях под этой цепью.

Рисунки 6.5-3 и 6.5-6 показывают расстояние ≥0,15 mm между параллельными трассами XI/XO обоих кварцев. На рисунке 6.5-2 используется кварц 48 MHz с нагрузочной ёмкостью 8,8 pF, а внешние нагрузочные конденсаторы отмечены NF (не устанавливаются). На рисунке 6.5-5 кварц 32,768 kHz, 7 pF подключён к PA22/PA23, которые также мультиплексированы с PDM_CLK/PDM_DATA.

6.6. Разводка RF¶

Эти правила разводки RF применяются к обеим группам вариантов:

• Размещайте цепь согласования RF ближе к MCU, а не к антенне.
• Размещайте фильтрующий конденсатор AVDD_BRF рядом с выводом MCU, соединяя его вывод земли переходными отверстиями непосредственно с основной землёй.
• По возможности разводите RF на верхнем слое без переходных отверстий, ухудшающих характеристики. Источник рекомендует ширину более 10 mil; проверьте, что фактический стек слоёв обеспечивает 50 Ω. Экранируйте землёй и избегайте острых и прямых углов.
• Обеспечьте импеданс RF-трассы 50 Ω и частые экранирующие переходные отверстия земли по обеим сторонам.

В RF-примерах установлен последовательный конденсатор 15 pF/50 V (C0333), C0318/C0319 отмечены NF, а для AVDD_BRF показан фильтр 0,47 uF. Это пример комплектации, а не универсальная схема согласования антенны.

6.7. Разводка аудиотракта¶

Эти правила разводки аудиотракта применяются к обеим группам вариантов:

• Размещайте фильтрующие конденсаторы AVDD33_AUD, MIC_BIAS и AUD_VREF рядом с соответствующими выводами. Надёжно соединяйте их выводы земли с основной землёй.
• Размещайте компоненты аналогового входа ADCP рядом с выводом MCU. Используйте короткие трассы, экранирование землёй и держите цепь вдали от сильных источников помех.
• Размещайте компоненты аналогового выхода DACP/DACN рядом с выводами MCU. Разводите их дифференциальной парой с короткими трассами, паразитной ёмкостью менее 10 pF и экранированием землёй.

На рисунке 6.7-1 показаны эталонные фильтрующие конденсаторы: 1 uF/6,3 V для MIC_BIAS, 2,2 uF/10 V для AVDD33_AUD и 1 uF/6,3 V для AUD_VREF. Эти значения описывают приведённую схему; подтвердите номиналы для реального проекта. Помимо дифференциальной разводки, держите DACP/DACN вдали от сильных источников помех.

Рекомендации источника по принципиальной схеме также ограничивают длину трасс выхода DAC значением менее 2 cm.

6.8. Разводка USB¶

Проводите USB DP (PA35) / DN (PA36) сначала через контактные площадки устройства защиты ESD, затем к MCU. Надёжно соедините землю защиты с основной землёй. Обеспечьте дифференциальный импеданс пары 90 Ω и экранирование землёй.

Рисунок 6.8-3 сравнивает трассы через площадки защиты с незащищёнными ответвлениями: не создавайте ветвь, достигающую MCU без прохождения точки подключения защиты.

6.9. Разводка SDIO¶

Разводите сигналы SDIO вместе: общая длина трасс ≤50 mm, разница длин внутри группы ≤6 mm. Экранируйте землёй тактовую линию, а также DATA и CMD.

На рисунке 6.9-2 также указан зазор ≥0,15 mm между CMD и соседним экраном земли.

В схеме SDIO PA11 обозначен MPI2_VDD_EN/SD_VDD_EN. В имеющих более высокий приоритет руководствах OpenSiFli по применению и проектированию схем для переключения питания загрузочной памяти указан PA21; используйте его как подтверждённую источниками основу проектирования. В таблице контрольного списка для внешней флеш-памяти батарейных вариантов указан PA11, но не поясняется, является ли это отдельной управляющей функцией. Не подставляйте PA11 вместо PA21 без уточнения. До выпуска платы согласуйте с SiFli точную сеть и вариант; см. «Память и производство».

6.10. Разводка DC/DC¶

Размещайте силовой дроссель и фильтрующие конденсаторы рядом с выводами MCU. Делайте трассу BUCK_LX короткой и широкой; ширина трассы обратной связи BUCK_FB должна быть более 0,25 mm. Соединяйте землю всех выходных фильтрующих конденсаторов DC/DC с основным полигоном земли несколькими переходными отверстиями. Не заливайте медью верхний слой в области силового дросселя; на соседнем слое сохраняйте сплошной опорный полигон земли.

На рисунке 6.10-1 используются дроссель с индуктивностью 4,7 uH и выходной конденсатор 4,7 uF/10 V. PMU_BUCK_VSW и PMU_BUCK_VOUT обозначают узел переключения и узел выхода/обратной связи, названные BUCK_LX и BUCK_FB в таблице выводов источника. Не проводите другие трассы в области дросселя.

6.11. Разводка питания¶

6.12. Разводка других интерфейсов¶

Экранируйте трассы входов GPADC землёй и держите их вдали от других потенциально мешающих цепей, включая схемы контроля заряда батареи и измерения температуры.

6.13. EMI и ESD¶

Эти правила защиты от EMI и ESD применяются к обеим группам вариантов:

• Не проводите длинные создающие помехи тактовые и силовые линии вне экранирующего кожуха на верхнем слое; используйте внутренние слои.
• Размещайте устройства защиты ESD рядом с выводами разъёма; сигналы должны проходить через их контактные площадки до подключения к остальным цепям.
• Соединяйте выводы земли защиты ESD с основной землёй переходными отверстиями. Делайте проводники от площадок земли короткими и широкими, чтобы снизить импеданс и повысить эффективность защиты.

6.14. Дополнительные рекомендации¶

Размещайте контрольные точки линии зарядки USB со стороны разъёма, до точки защиты TVS. TVS со стороны батареи размещайте у входа на плату, до разветвления к MCU и другим нагрузкам. Проводите трассу через точку подключения TVS до MCU. Сам TVS подключается параллельно к земле, а не последовательно с линией. Делайте его соединение с землёй коротким.

Последнее обновление: 2026-10-21