Lista de revisión de desacoplo para un layout terminado

Esto es el curso condensado en algo que puedes pasar a un layout terminado antes de que salga. Lleva unos veinte minutos en una placa típica, y está ordenado a propósito para que lo más barato de arreglar vaya primero.

Trabaja con el layout abierto, no con el esquema. Casi ninguna de estas preguntas se puede responder desde un esquema, que es precisamente la idea.

Antes de empezar

• [ ] Hojas de características a mano, abiertas por la sección de alimentación
• [ ] Plano del stackup, con los espesores de dieléctrico
• [ ] La estimación de transitorio de la lección 2, si se hizo

Si lo tercero no existe, haz una aproximada ahora. Revisar el desacoplo sin idea de la demanda de corriente es adivinar con pasos de más.

Stackup

• [ ] ¿Hay un par sólido de planos de alimentación y masa?
• [ ] ¿A qué profundidad está? Por debajo de 0,5 mm es cómodo; por encima de

1 mm empeora todos los condensadores.

• [ ] ¿Están los planos de alimentación y masa adyacentes entre sí, sin capas

de señal en medio?

• [ ] ¿El dieléctrico entre ellos es tan fino como permita el fabricante sin

coste adicional?

Los problemas de stackup no se arreglan moviendo condensadores, y cuanto más tarde se encuentran más caros salen. Por eso van primero.

Por dispositivo

Para cada dispositivo relevante, y sobre todo los de flancos rápidos:

• [ ] ¿La hoja especifica valores de desacoplo? ¿Son los que están montados?
• [ ] ¿La hoja especifica una distancia de colocación? ¿Se cumple?
• [ ] ¿Hay al menos un condensador de alta frecuencia por grupo de pines de

alimentación?

• [ ] ¿Es el condensador de encapsulado más pequeño el que está más cerca?
• [ ] ¿Se desacoplan por separado las alimentaciones analógica y digital

donde la hoja lo pide?

Por condensador

Aquí es donde se va el tiempo. Para cada condensador de desacoplo:

• [ ] ¿Puedes seguir el lazo completo —ida, dispositivo, vuelta— mirando el

layout?

• [ ] ¿Tiene vías propias, no compartidas con otro condensador?
• [ ] ¿Están las vías en las almohadillas, o hay pista de salida dentro del

lazo?

• [ ] ¿Llegan las vías realmente al par de planos que se está desacoplando?
• [ ] ¿Están juntas las vías de alimentación y masa, en vez de en extremos

opuestos?

• [ ] ¿Hay radios de alivio térmico en las vías? Quítalos.
• [ ] ¿Es continuo el camino de retorno hasta el dispositivo, sin cruzar

ningún hueco del plano?

Lo último falla más veces que todo lo demás junto, y es invisible si no miras específicamente la capa de plano.

En el conjunto de la placa

• [ ] ¿Hay huecos o ranuras en el plano de masa bajo algún lazo de desacoplo?
• [ ] ¿Algún retorno de desacoplo cruza una división de plano?
• [ ] ¿Está la capacidad de granel junto a la carga que la necesita, y no

junto al conector?

• [ ] ¿Tiene cada raíl cobertura en todas las bandas de frecuencia que su

carga necesita?

• [ ] Si se usan varios valores distintos, ¿están dentro de aproximadamente

una década entre sí, y no de varias?

Comprobaciones que cazan errores reales

• [ ] Tensiones nominales de los condensadores por encima del raíl, con

margen de derrateo

• [ ] Dieléctrico adecuado: X7R o mejor para todo lo que importe, nunca Y5V
• [ ] Derrateo por polarización continua comprobado en toda capacidad de la

que dependas

• [ ] Los condensadores de salida de cualquier LDO, dentro de la ventana de

capacidad y ESR que especifica el regulador

• [ ] Ningún condensador colocado al otro lado de una ferrita o un filtro

respecto del pin que debe desacoplar

Lo último es un clásico. Un condensador en el lado de alimentación de una ferrita no está desacoplando al dispositivo que hay detrás, y el esquema hace que parezca correcto.

Puntuar la revisión

Si quieres una nota tosca, tres preguntas deciden casi todo:

1. ¿Está el par de planos cerca de la superficie? Si no, nada lo compensa

del todo.

1. ¿Tienen los condensadores críticos las vías en sus almohadillas? Si no,

ésta es la mejora más barata disponible.

1. ¿Está intacto el camino de retorno? Si no, arregla eso antes de tocar

nada más.

Una placa que pasa esas tres con componentes normales suele funcionar. Una que falle cualquiera de ellas no se salva añadiendo piezas.

Registra el resultado

Encuentres lo que encuentres, escríbelo junto al diseño: la estimación de transitorio, la inductancia de lazo objetivo, qué condensadores se revisaron y qué se cambió.

La siguiente persona que abra este layout —posiblemente tú, dentro de un año— tendrá que volver a deducirlo todo desde cero, o más probablemente no se molestará y dará por hecho que se tuvo en cuenta.

Es el único punto en el que la materia propia de XKEMA toca este curso. No te ayuda a elegir un condensador ni a acortar un lazo: eso son juicios de ingeniería y ninguna herramienta los hace por ti. Lo que hace es mantener el razonamiento pegado a la revisión de la placa a la que se aplica, de modo que una revisión hecha una vez siga encontrándose.

* Documentación técnica

Adónde ir después

• El curso de Masas y caminos de retorno en PCB, que trata en profundidad

los puntos de retorno de esta lista.

• El curso de Alimentación conmutada, si el raíl en cuestión viene de un

buck, porque su lazo de entrada obedece a otras reglas.

• Las notas de ingeniería sobre problemas de alimentación, para diagnóstico

desde el síntoma cuando una placa ya se está portando mal.

Esta lista es una ayuda a la revisión, no una especificación. Las hojas de características y las capacidades de tu fabricante mandan sobre cada punto de la lista.

Fuentes y lecturas recomendadas

Texas Instruments — SPRAC76: Sitara Processor PDN Implementation and Analysis Texas Instruments — SPRACE6: PDN Analysis and Layout Guidance * Analog Devices — MT-101: Decoupling Techniques