Руководство по аппаратной разработке SF32LB58x — рекомендации по разводке PCB¶
Часть руководства по аппаратной разработке SF32LB58x
На этой странице рассматривается раздел 6 — рекомендации по разводке PCB. Вернитесь к рекомендациям по разработке схемы, перейдите к контрольному списку разводки PCB или сразу откройте контрольный список проверки проекта и справочные материалы.
6. Рекомендации по разводке PCB¶
6.1. Проектирование посадочного места корпуса¶
В серии SF32LB58x используется корпус BGA256 размером 8,5 × 6,5 × 0,94 mm с шагом шариков 0,4 mm и номинальным диаметром шарика 0,25 mm. Полные данные по квалификации корпуса приведены в официальном даташите.
Противоречивые значения высоты корпуса в источнике
В тексте руководства SiFli указана высота корпуса 0,94 mm. На чертеже корпуса BGA256 размер A составляет 0,91 mm номинально, диапазон — 0,84–1,04 mm. Эти значения противоречат друг другу. Если высота влияет на механический зазор или совместимость с корпусом устройства, не выбирайте одно из них без подтверждения SiFli; используйте подтверждённую спецификацию корпуса.
6.2. Структура слоёв PCB¶
Для SF32LB58x допускается монтаж компонентов на одной или обеих сторонах платы. PCB должна быть выполнена по технологии HDI; платы PTH не поддерживаются. Рекомендуется структура слоёв 6HDI-2. На справочном изображении для готовой платы указана толщина 0,8 mm ±10% (номинально около 32 mil).
6.3. Общие правила проектирования PCB¶
Общие правила проектирования PCB и размеры в миллиметрах приведены на рисунке в официальном даташите. В качестве справочных указаны минимальная и рекомендуемая ширина дорожки 0,075 mm, максимальная ширина 2 mm; минимальный зазор 0,075 mm между дорожками, переходными отверстиями, контактными площадками, SMD-компонентами, текстом и медью; отступ от края платы 0,25 mm; расстояние между отверстиями и между корпусами компонентов 0,1 mm. Итоговые правила согласуйте с производителем PCB.
6.3.1. Проектирование слепых переходных отверстий¶
Конструкция слепых переходных отверстий между слоями 1–2 и 1–3, с размерами в миллиметрах, показана на рисунках в официальном даташите. Для справочных металлизированных слепых переходных отверстий указаны диаметр 0,23 mm и диаметр сверления 0,10 mm.
6.3.2. Проектирование скрытых переходных отверстий¶
Конструкция скрытого переходного отверстия между слоями 2–5, с размерами в миллиметрах, показана на рисунке в официальном даташите. Для справочного металлизированного скрытого переходного отверстия указаны диаметр 0,40 mm и диаметр сверления 0,20 mm.
6.4. Вывод сигнальных дорожек из корпуса¶
Сигналы от первых двух рядов шариков BGA выводите на верхний слой; сигналы от остальных шариков переводите через переходные отверстия на внутренние слои.
6.5. Разводка тактовых сигналов¶
Разместите кварцевый резонатор внутри экранирующего кожуха, на расстоянии более 1 mm от края PCB и как можно дальше от нагревающихся компонентов, например PA, цепи зарядки и PMU. Предпочтительно выдержать расстояние более 5 mm, чтобы нагрев не влиял на частотное отклонение резонатора. Зона запрета вокруг резонатора должна отстоять от других металлических объектов и компонентов более чем на 0,25 mm.
Разводите линии кварцевого резонатора 48 MHz на верхнем слое: длина — 3–10 mm, ширина дорожки — 0,075 mm. Обеспечьте полное 3D-экранирование с подключением к земле и держите линии подальше от VBAT, DC/DC и высокоскоростных сигналов. На верхнем и соседнем слоях под областью резонатора 48 MHz не должно быть других дорожек.
Разводите линии кварцевого резонатора 32,768 kHz на верхнем слое: длина — не более 10 mm, ширина дорожки — 0,075 mm. Зазор между параллельными дорожками 32K_XI и 32K_XO должен быть не менее 0,15 mm. Обеспечьте полное 3D-экранирование с подключением к земле; на верхнем и соседнем слоях под областью резонатора не должно быть других дорожек.
Уточните у SiFli количество слоёв в зоне запрета вокруг резонатора
Руководство по разводке требует исключить трассировку на поверхностном слое и соседнем слое под каждым резонатором. В контрольной таблице для четырёхслойной PCB указана зона без меди на слоях 1, 2 и 3. Источники расходятся в том, должен ли включаться слой 3. Не делайте вывод о требовании к этому слою без подтверждения SiFli.
6.6. Разводка RF-сигналов¶
Разместите согласующую RF-цепь как можно ближе к микросхеме, а не у антенны. Развязывающий конденсатор питания RF AVDD_BRF также разместите рядом с выводом микросхемы; переходные отверстия от его вывода земли должны непосредственно соединяться с основным слоем земли.
По возможности прокладывайте RF-дорожки на верхнем слое, чтобы избежать переходных отверстий, ухудшающих характеристики RF. Рекомендуется ширина дорожки более 10 mil. Обеспечьте полное 3D-экранирование и не используйте острые или прямые углы. Добавьте экранирующие переходные отверстия земли вдоль обеих сторон RF-дорожки и задайте её волновое сопротивление 50 Ω. Не прокладывайте в области RF цепи DC-DC, VBAT и высокоскоростные цифровые сигналы, включая сигналы кварцевого резонатора, высокочастотных тактовых генераторов и интерфейсов I2C/SPI/SDIO/I2S/UART. Выводы AVSS_RRF, AVSS_TRF, AVSS_TRF2, AVSS_VCO и AVSS_BB относятся к земле RF-цепи и должны быть надёжно заземлены. Разместите слепые переходные отверстия непосредственно на контактных площадках этих выводов и соедините их с основной землёй.
6.7. Разводка аудиоинтерфейса¶
Разместите развязывающий конденсатор питания аудиотракта AVDD33_AUD рядом с соответствующим выводом и надёжно соедините его вывод земли с основной землёй. Аналогично разместите рядом с выводом и заземлите развязывающий конденсатор питания микрофона MIC_BIAS. Конденсатор развязки AUD_VREF также разместите рядом с соответствующим выводом.
AU_ADC1P/AU_ADC1N и AU_ADC2P/AU_ADC2N образуют две пары аналоговых входов. Разместите связанные компоненты как можно ближе к выводам; каждую пару P/N разводите как дифференциальную линию минимальной длины, обеспечьте её 3D-экранирование с подключением к земле и удалите от неё другие сигналы с сильными помехами.
AU_DAC1P/AU_DAC1N и AU_DAC2P/AU_DAC2N образуют две пары аналоговых выходов. Разместите связанные компоненты как можно ближе к выводам. Каждую пару P/N разводите как можно короче, но не более 2 mm, в виде дифференциальной линии; паразитная ёмкость дорожек должна быть менее 10 pF, ширина дифференциальной дорожки — 0,075 mm. Обеспечьте 3D-экранирование пары с подключением к земле и удалите от неё другие сигналы с сильными помехами.
В источниках расходятся ограничения длины дорожек DAC
Руководство по разводке ограничивает длину дорожек DAC значением менее 2 mm, а рабочая книга контрольного списка — менее 2 cm (20 mm). Ограничения различаются в десять раз. Не выбирайте и не подменяйте одно значение другим без подтверждения SiFli.
6.8. Разводка интерфейса USB¶
Разместите развязывающий конденсатор AVDD33_USB и калибровочный резистор USB2_REXT рядом с соответствующими выводами. До микросхемы USB-дорожки должны проходить через выводы компонента защиты ESD; вывод земли этого компонента надёжно соедините с основной землёй. Разводите USB DP/DN дифференциальной парой с дифференциальным импедансом 90 Ω и 3D-экранированием с подключением к земле.
6.9. Разводка интерфейса SDIO¶
В SF32LB58x предусмотрены два интерфейса SDIO: SDIO1 и SDIO2. Прокладывайте все сигналы каждого интерфейса вместе, не разделяя их. Общая длина дорожек должна быть не более 50 mm, а разброс длин внутри группы — не более 6 mm. Обеспечьте 3D-экранирование тактового сигнала SDIO, а также сигналов DATA и CMD.
6.10. Разводка интерфейса DSI¶
Разместите развязывающий конденсатор AVDD18_DSI и калибровочный резистор DSI_REXT рядом с соответствующими выводами. Разводите сигналы DSI дифференциальными парами с импедансом 100 Ω и согласуйте длины тактовых и информационных линий: разброс внутри пары — не более 0,5 mm, между парами — не более 2 mm. Обеспечьте 3D-экранирование с подключением к земле для каждой дифференциальной пары.
В источниках расходятся ограничения согласования длины пар DSI
Руководство по разводке ограничивает разницу длины между парами значением не более 2 mm (а внутри каждой пары — не более 0,5 mm). В контрольной таблице требуется согласовать дифференциальные пары данных DSI с тактовой дифференциальной парой с отклонением не более 200 mil (5,08 mm). Ограничения между парами противоречат друг другу. Ограничение внутри пары рассматривайте отдельно и до окончательной разводки подтвердите у SiFli, какое ограничение между парами применимо.
6.11. Разводка DC-DC-преобразователя¶
Разместите силовой дроссель DC-DC и развязывающие конденсаторы рядом с выводами микросхемы. Дорожки BUCK_LX должны быть как можно короче и шире, чтобы минимизировать индуктивность контура DC-DC. Дополнительно соедините выводы земли всех выходных развязывающих конденсаторов DC-DC с основным слоем земли через несколько переходных отверстий. Ширина дорожки обратной связи BUCK_FB должна превышать 0,25 mm. Не заливайте медью верхний слой под силовым дросселем; соседний слой должен оставаться сплошным опорным слоем земли. Не прокладывайте другие дорожки в области дросселя.
6.12. Разводка цепей питания¶
PVDD1 и PVDD2 — входы питания встроенного модуля PMU. Разместите развязывающие конденсаторы рядом с выводами, а дорожки сделайте как можно шире, но не уже 0,5 mm. PVSS1 и PVSS2 — выводы земли модуля PMU; соедините их переходными отверстиями с основной землёй. Не оставляйте их неподключёнными: это может ухудшить работу PMU.
6.13. Разводка входов питания LDO и I/O¶
Размещайте развязывающие конденсаторы всех выходов LDO и входов питания I/O рядом с соответствующими выводами. Ширина дорожек должна соответствовать требуемому входному току. Делайте дорожки как можно короче и шире, чтобы уменьшить пульсации питания и повысить стабильность системы.
6.14. Разводка других интерфейсов¶
Сигнальные цепи выводов GPADC необходимо полностью защитить с помощью 3D-экранирования и держать вдали от источников помех, например от цепей измерения уровня заряда аккумулятора и температуры.
Сигнальные цепи входов и выходов тактовых сигналов, например выхода 32 kHz, также необходимо полностью защитить с помощью 3D-экранирования и держать вдали от источников помех.
6.15. Разводка земли под микросхемой¶
Сеть земли под центральной частью SF32LB58x должна быть полностью соединена дорожками, образуя сплошной слой земли достаточной площади. Соедините его с основным слоем земли слепыми или скрытыми переходными отверстиями.
6.16. EMI и ESD¶
За пределами экранирующего кожуха не прокладывайте длинные дорожки на верхнем слое. Тактовые, питающие и другие сигналы, способные создавать помехи, необходимо прокладывать на внутренних слоях, а не на верхнем. Размещайте компоненты защиты ESD рядом с выводами разъёма и направляйте сигналы сначала через них, не допуская ответвлений до защиты. Соединяйте выводы земли компонентов ESD с основной землёй переходными отверстиями. Дорожки от контактных площадок земли делайте короткими и широкими, чтобы снизить импеданс и повысить эффективность защиты ESD.
6.17. Прочие рекомендации¶
Размещайте контрольные точки линии зарядки USB перед диодом TVS. На линии держателя аккумулятора установите TVS до точки подключения к платформе и проложите цепь так, чтобы сигнал проходил через TVS до поступления на микросхему. Дорожку от вывода земли TVS делайте как можно короче.
Источник не определяет точку отсчёта для размещения TVS
В китайском источнике сказано установить TVS на линии разъёма аккумулятора «перед платформой» (平台), но не указано, какой именно узел или точка подключения имеется в виду. Уточните эту точку у SiFli, не пытаясь вывести её самостоятельно. В источнике отдельно указано, что сигнал должен пройти через TVS до микросхемы, а дорожка земли TVS должна быть короткой.
Чтобы паяльная маска не закрывала контактные площадки и не снижала надёжность паяных соединений, переходные отверстия в площадках BGA располагайте точно по центру шарика. Смещение отверстия недопустимо. Для повышения выхода годных изделий сверяйтесь с рисунками рекомендуемого соединения шариков BGA.
Последнее обновление: