¿Qué tan lejos es "demasiado lejos" al enrutar rastros de cristales y qué tan asimétrico es "demasiado"?

Estoy enrutando una placa de conexión para el microcontrolador LPC23xx de NXP. Esta MCU requiere dos cristales si uno está usando el RTC. Estos dos cristales se conectan a la MCU con solo 3 pines entre ellos:

Paquete LQFP-100 con pines de cristal indicados

A partir de esta pregunta , está claro que "lo más cerca posible" es la distancia recomendada, pero se deben hacer concesiones, especialmente cuando se trata de dos cristales diferentes que deben estar conectados "lo más cerca posible" y con trazas que son " lo más simétrico posible".

En mi diseño particular, me gustaría usar paquetes de cristal bastante grandes (TC38 para RTC y SM49 para 12 MHz) por razones de costo, pero incluso con paquetes mucho más pequeños, el diseño no es simple.

Por lo tanto, tenemos varios factores a considerar al diseñar una placa de circuito impreso con estos dos cristales:

  1. Longitud de traza de cristal
  2. Simetría de trazas de cristal
  3. Longitud de traza del condensador
  4. Simetría de trazas de condensadores
  5. Conexión a tierra común para condensadores

Y, por supuesto, cada uno de estos existe para ambos cristales.

¿Cómo debo priorizar estos factores? ¿Debo sacrificar la simetría de las trazas para minimizar la longitud de una de las trazas? ¿Debo hacer los trazos lo más simétricos posible, incluso si eso significa que los trazos tendrán una longitud de ~12 mm? Además, ¿cuál de estos cristales debo colocar más cerca, suponiendo que pueda elegir uno para estar cerca y otro para estar más lejos?

No sé la respuesta a esto, pero sé que tiendo a preferir la simetría a la longitud. En cuanto a cuál tener más cerca, me inclinaría por tener el RTC más cerca, ya que es más crítico para la precisión (a menos que esté haciendo una sincronización precisa con el chip).
Entonces, ¿RTC se ejecuta en 32768 y el otro está en 12 MHz?
@kortuk Así es como lo leería...
@Kortuk sí, el cristal "principal" es de 12 MHz y el cristal RTC es de 32.768 KHz.
@Mark, he visto a personas usar cristales en MHz para su RTC también, simplemente se dividen perfectamente, pensé en aclarar.
No soy un experto en esto, pero no creo que necesites simetría, porque los dos pines de un cristal son asimétricos. Un pin es de salida y el otro de entrada. Tal vez prefieras simetría con los condensadores de carga.
@starblue: los pines de cristal no están polarizados, no hay "cristal +" y "cristal -". Si son asimétricos, no hay forma de saber cuál es cuál...
¿Está optimizado el oscilador RTC para alimentar este chip? Sé que en los PIC de nanovatios y MSP430, el oscilador 32768 está diseñado para entregar solo la potencia suficiente para apenas oscilar, y el diseño es muy importante. TI tiene una nota al respecto: focus.ti.com/general/docs/lit/…
@Mark, los pines de cristal son simétricos, pero los pines del chip no lo son. Tampoco entiendo el requisito de la simetría de la traza.
@markrages: la hoja de datos de NXP es específica en el sentido de que los rastros deben ser lo más cortos posible, pero esa es toda la información que brinda. Hay información sobre cómo elegir los condensadores en función de la capacidad de carga del cristal, pero eso es todo.

Respuestas (2)

La idea detrás de la simetría de las conexiones de cristal es que recogerían la misma cantidad de EMI y la mayoría se cancelaría. Como se mencionó, en aplicaciones de baja potencia, el cristal se conduce lo más débil posible, por lo que podría ser muy fácil interrumpir su generación.

El cristal de 32 kHz es el más sensible.

Además, agregue a sus puntos que necesita exactamente 1 punto de conexión de GND a mayúsculas. No puede conectarlos al cable/placa de tierra en diferentes lugares, porque la corriente que fluye en el cable/placa de tierra generará un ruido no compensado en el cristal.

Ambos diseños en los que he basado el mío tienen conexiones separadas al plano de tierra para las tapas... por lo que ciertamente es posible hacerlo funcionar, sea ideal o no.
Eso comienza a importar en frecuencias en el rango de VHF, pero no es una gran preocupación a 12 MHz. La inductancia excesiva en la ruta de tierra siempre es una preocupación, pero a 12 MHz casi tienes que intentar arruinarlo.

Para cualquiera de esas partes, una diferencia de longitud de 50 mils (~1,3 mm) estaría bien. Preferiría verte renunciar a algo allí en lugar de tener el cristal a 12 mm de distancia.

Es importante tener en cuenta que debido a la ubicación de los pines, uno u otro cristal tendrá que estar significativamente más lejos que el otro. Además, el paquete del cristal de 12 MHz en sí tiene algo así como 10 mm de ancho.
¿Qué tan lejos es "demasiado lejos" al enrutar rastros de cristales y qué tan asimétrico es "demasiado"?
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