PCB設計——單片機控製板設計原則
發布時間:2015-07-30 責任編輯:sherry
【導讀】不管是PCB板上的器件布局還是走線等等都有具體的要求。本文就單片機控製板設計需要注意的原則和一些細節問題進行了說明。
不管是PCB板ban上shang的de器qi件jian布bu局ju還hai是shi走zou線xian等deng等deng都dou有you具ju體ti的de要yao求qiu。例li如ru,輸shu入ru輸shu出chu走zou線xian應ying盡jin量liang避bi免mian平ping行xing,以yi免mian產chan生sheng幹gan擾rao。兩liang信xin號hao線xian平ping行xing走zou線xian必bi要yao是shi應ying加jia地di線xian隔ge離li,兩liang相xiang鄰lin層ceng布bu線xian要yao盡jin量liang互hu相xiang垂chui直zhi,平ping行xing容rong易yi產chan生sheng寄ji生sheng耦ou合he。電dian源yuan與yu地di線xian應ying盡jin量liang分fen在zai兩liang層ceng互hu相xiang垂chui直zhi。線xian寬kuan方fang麵mian,對dui數shu字zi電dian路luPCB可用寬的地線做一回路,即構成一地網(模擬電路不能這樣使用),用大麵積鋪銅。
下麵就單片機控製板設計需要注意的原則和一些細節問題進行了說明。
1.元器件布局
在元器件的布局方麵,應該把相互有關的元件盡量放得靠近一些,例如,時鍾發生器、晶振、CPU的時鍾輸入端都易產生噪聲,在放置的時候應把它們靠近些。對於那些易產生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開關電路等,應盡量使其遠離單片機的邏輯控製電路和存儲電路(ROM、RAM),如果可能的話,可以將這些電路另外製成電路板,這樣有利於抗幹擾,提高電路工作的可靠性。
2.去耦電容
盡量在關鍵元件,如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。實際上,PCB板走線、引腳連線和接線等都可能含有較大的電感效應。大的電感可能會在Vcc 走線上引起嚴重的開關噪聲尖峰。防止Vcc走線上開關噪聲尖峰的唯一方法,是在VCC與電源地之間安放一個0.1uF的電子去耦電容。如果PCB板上使用的是表麵貼裝元件,可以用片狀電容直接緊靠著元件,在Vcc引腳上固定。最好是使用瓷片電容,這是因為這種電容具有較低的靜電損耗(ESL)和高頻阻抗,另外這種電容溫度和時間上的介質穩定性也很不錯。盡量不要使用鉭電容,因為在高頻下它的阻抗較高。
在安放去耦電容時需要注意以下幾點:
(1)在PCB板的電源輸入端跨接100uF左右的電解電容,如果體積允許的話,電容量大一些則更好。
(2)原則上每個集成電路芯片的旁邊都需要放置一個0.01uF的瓷片電容,如果電路板的空隙太小而放置不下時,可以每10個芯片左右放置一個1~10的鉭電容。
(3)對於抗幹擾能力弱、關斷時電流變化大的元件和RAM、ROM等存儲元件,應該在電源線(Vcc)和地線之間接入去耦電容。
(4)電容的引線不要太長,特別是高頻旁路電容不能帶引線。
3.地線設計
在單片機控製係統中,地線的種類有很多,有係統地、屏蔽地、邏輯地、模擬地等,地線是否布局合理,將決定電路板的抗幹擾能力。在設計地線和接地點的時候,應該考慮以下問題:
(1)邏luo輯ji地di和he模mo擬ni地di要yao分fen開kai布bu線xian,不bu能neng合he用yong,將jiang它ta們men各ge自zi的de地di線xian分fen別bie與yu相xiang應ying的de電dian源yuan地di線xian相xiang連lian。在zai設she計ji時shi,模mo擬ni地di線xian應ying盡jin量liang加jia粗cu,而er且qie盡jin量liang加jia大da引yin出chu端duan的de接jie地di麵mian積ji。一yi般ban來lai講jiang,對dui於yu輸shu入ru輸shu出chu的de模mo擬ni信xin號hao,與yu單dan片pian機ji電dian路lu之zhi間jian最zui好hao通tong過guo光guang耦ou進jin行xing隔ge離li。
(2)在設計邏輯電路的印製電路版時,其地線應構成閉環形式,提高電路的抗幹擾能力。
(3)地di線xian應ying盡jin量liang的de粗cu。如ru果guo地di線xian很hen細xi的de話hua,則ze地di線xian電dian阻zu將jiang會hui較jiao大da,造zao成cheng接jie地di電dian位wei隨sui電dian流liu的de變bian化hua而er變bian化hua,致zhi使shi信xin號hao電dian平ping不bu穩wen,導dao致zhi電dian路lu的de抗kang幹gan擾rao能neng力li下xia降jiang。在zai布bu線xian空kong間jian允yun許xu的de情qing況kuang下xia,要yao保bao證zheng主zhu要yao地di線xian的de寬kuan度du至zhi少shao在zai2~3mm以上,元件引腳上的接地線應該在1.5mm左右。
(4)要注意接地點的選擇。當電路板上信號頻率低於1MHz時(shi),由(you)於(yu)布(bu)線(xian)和(he)元(yuan)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)影(ying)響(xiang)很(hen)小(xiao),而(er)接(jie)地(di)電(dian)路(lu)形(xing)成(cheng)的(de)環(huan)流(liu)對(dui)幹(gan)擾(rao)的(de)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da),所(suo)以(yi)要(yao)采(cai)用(yong)一(yi)點(dian)接(jie)地(di),使(shi)其(qi)不(bu)形(xing)成(cheng)回(hui)路(lu)。當(dang)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)高(gao)於(yu)10MHz時shi,由you於yu布bu線xian的de電dian感gan效xiao應ying明ming顯xian,地di線xian阻zu抗kang變bian得de很hen大da,此ci時shi接jie地di電dian路lu形xing成cheng的de環huan流liu就jiu不bu再zai是shi主zhu要yao的de問wen題ti了le。所suo以yi應ying采cai用yong多duo點dian接jie地di,盡jin量liang降jiang低di地di線xian阻zu抗kang。
4.其他
(1)電源線的布置除了要根據電流的大小盡量加粗走線寬度外,在布線時還應使電源線、地(di)線(xian)的(de)走(zou)線(xian)方(fang)向(xiang)與(yu)數(shu)據(ju)線(xian)的(de)走(zou)線(xian)方(fang)身(shen)一(yi)致(zhi)在(zai)布(bu)線(xian)工(gong)作(zuo)的(de)最(zui)後(hou),用(yong)地(di)線(xian)將(jiang)電(dian)路(lu)板(ban)的(de)底(di)層(ceng)沒(mei)有(you)走(zou)線(xian)的(de)地(di)方(fang)鋪(pu)滿(man),這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)都(dou)有(you)助(zhu)於(yu)增(zeng)強(qiang)電(dian)路(lu)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)。
(2)數據線的寬度應盡可能地寬,以減小阻抗。數據線的寬度至少不小於0.3mm(12mil),如果采用0.46~0.5mm(18mil~20mil)則更為理想。
(3)由於電路板的一個過孔會帶來大約10pFdedianrongxiaoying,zheduiyugaopindianlu,jianghuiyinrutaiduodeganrao,suoyizaibuxiandeshihou,yingjinkenengdijianshaoguokongdeshuliang。zaiyou,guoduodeguokongyehuizaochengdianlubandejixieqiangdujiangdi。
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