Leiterplattentechnisch - Die Designfähigkeiten der Single-Chip PCB-Steuerplatine

Ob es sich um das Gerätelayout oder die Verdrahtung auf der Leiterplatte handelt, es gibt spezifische Anforderungen. Zum Beispiel, Die Ein- und Ausgangsverdrahtung sollte so weit wie möglich vermieden werden, um Störungen zu vermeiden. Die parallele Verlegung der beiden Signalleitungen muss durch den Massekabel getrennt werden, und die Verdrahtung zweier benachbarter Schichten sollte möglichst senkrecht zueinander sein. Parasitenkopplung tritt wahrscheinlich parallel auf. Strom- und Massedrähte sollten so weit wie möglich in zwei Schichten getrennt werden, um senkrecht zueinander zu stehen. In Bezug auf die Linienbreite, Ein breiter Erdungsdraht kann als Schlaufe für die Leiterplatte der digitalen Schaltung, which constitutes a ground network (analog circuits cannot be used in this way), und eine große Fläche von Kupfer verwendet wird.

Als historisches Produkt im 21sten Jahrhundert, Der Single-Chip-Mikrocomputer integriert erfolgreich den Computer auf einem kleine Leiterplatte, realisiert die Verbindung von allem, und bietet viel Komfort für unsere Lebenserfahrung. Nächster, Lao Chen wird Ihnen zeigen, welche genialen Designs die Hauptplatine des Ein-Chip-Mikrocomputers verwenden muss.

1. Bauteillayout

In Bezug auf das Layout der Komponenten sollten die miteinander verbundenen Komponenten so nah wie möglich platziert werden. Zum Beispiel sind der Taktgenerator, der Kristalloszillator und der Takteingang der CPU alle anfällig für Rauschen, also sollten sie näher platziert werden. Für Geräte, die anfällig für Rauschen, Niederstrom-Schaltungen, Hochstromschaltungen usw. sind, halten Sie sie so weit wie möglich von der Logik-Steuerschaltung und Speicherschaltung (ROM, RAM) des Ein-Chip-Mikrocomputers fern. Wenn möglich, können diese Schaltungen zu Schaltungen gemacht werden. Platine, dies fördert Interferenzschutz und verbessert die Zuverlässigkeit der Schaltungsarbeit.

2. Entkopplungskondensator

Versuchen Sie, Entkopplungskondensatoren neben Schlüsselkomponenten wie ROM, RAM und anderen Chips zu installieren. Tatsächlich können Leiterplattenspuren, Pin-Verbindungen und Verkabelungen usw. große Induktivitätseffekte enthalten. Große Induktivität kann zu starken Schaltrauschspitzen auf der Vcc-Spur führen. Die einzige Möglichkeit, Schaltrauschspitzen auf Vcc-Leiterbahnen zu verhindern, besteht darin, einen 0,1uF elektronischen Entkopplungskondensator zwischen VCC und Strommasse zu platzieren. Werden Oberflächenmontage-Komponenten auf der Leiterplatte verwendet, können Chipkondensatoren direkt an den Bauteilen eingesetzt und auf dem Vcc-Pin befestigt werden. Es ist am besten, Keramikkondensatoren zu verwenden, da diese Art von Kondensator einen niedrigen elektrostatischen Verlust (ESL) und eine hohe Frequenzimpedanz hat, und die Temperatur und Zeit der dielektrischen Stabilität dieser Art von Kondensator sind auch sehr gut. Versuchen Sie, keine Tantalkondensatoren zu verwenden, da ihre Impedanz bei hohen Frequenzen höher ist.

Achten Sie beim Aufstellen von Entkopplungskondensatoren auf folgende Punkte:

(1) Schließen Sie einen 100uF Elektrolytkondensator über das Leistungseingangsende der Leiterplatte an. Wenn die Lautstärke es zulässt, ist eine größere Kapazität besser.

(2) Prinzipiell muss ein 0.01uF Keramikkondensator neben jedem integrierten Schaltungschip platziert werden. Wenn der Spalt der Leiterplatte zu klein ist, um Platz zu finden, können Sie für jeden 10-Chip einen 1-10 Tantalkondensator platzieren.

(3) Für Komponenten mit schwacher Störfestigkeit und großen Stromänderungen beim Ausschalten und Speicherkomponenten wie RAM und ROM sollte ein Entkopplungskondensator zwischen der Stromleitung (Vcc) und der Erdungsleitung angeschlossen werden.

(4) Die Leitung des Kondensators sollte nicht zu lang sein, besonders der Hochfrequenz-Bypass-Kondensator kann keine Leitung haben.

3. Entwurf des Erddrahtes

Im Ein-Chip-Steuersystem gibt es viele Arten von Erdungsdrähten, wie Systemerdung, Schirmerdung, Logikgerde, analoge Masse usw. Ob der Erdungsdraht richtig ausgelegt ist, bestimmt die Störfestigkeit der Leiterplatte. Bei der Auslegung von Erdungsdrähten und Erdungspunkten sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden:

(1) Logikerde und analoge Masse sollten separat verdrahtet werden und können nicht zusammen verwendet werden. Verbinden Sie die entsprechenden Erdungskabel mit den entsprechenden Erdungskabeln. Bei der Konstruktion sollte der analoge Erdungskabel so dick wie möglich sein, und der Erdungsbereich des Anschlusses sollte so weit wie möglich vergrößert werden. Generell ist es am besten, die Ein- und Ausgangssignale von der Mikrocontroller-Schaltung durch Optokoppler zu isolieren.

(2) Beim Entwerfen der Leiterplatte der Logikschaltung sollte der Massedraht eine geschlossene Schleifenform bilden, um die Störfestigkeit der Schaltung zu verbessern.

(3) Der Erdungsdraht sollte so dick wie möglich sein. Wenn der Erdungskabel sehr dünn ist, ist der Widerstand des Erdungskabels groß, was dazu führt, dass sich das Erdungspotenzial mit Stromänderungen ändert, was zu Instabilität des Signalpegels führt, was zu einer Abnahme der Störfestigkeit der Schaltung führt. Wenn der Verdrahtungsraum es zulässt, stellen Sie sicher, dass die Breite des Haupt-Erdungsdrahts mindestens 2~3mm ist, und der Erdungsdraht auf dem Komponentenstift ungefähr 1.5mm sein sollte.

(4) Achten Sie auf die Wahl des Erdungspunktes. Wenn die Signalfrequenz auf der Leiterplatte niedriger als 1MHz ist, weil die elektromagnetische Induktion zwischen Verdrahtung und Komponenten wenig Wirkung hat und der zirkulierende Strom, der durch den Erdungskreis gebildet wird, einen größeren Einfluss auf die Störung hat, ist es notwendig, einen Erdungspunkt zu verwenden, damit er keine Schleife bildet. Wenn die Signalfrequenz auf der Leiterplatte höher als 10MHz ist, aufgrund des offensichtlichen Induktivitätseffekts der Verdrahtung, wird die Erdungsimpedanz sehr groß. Zu diesem Zeitpunkt ist der durch den Erdungskreislauf gebildete Umwälzstrom kein großes Problem mehr. Daher sollte eine Mehrpunkt-Erdung verwendet werden, um die Erdungsimpedanz so weit wie möglich zu reduzieren.

4. andere

(1) Zusätzlich zum Layout der Stromleitung sollte die Breite der Leiterbahn entsprechend der Stromgröße so dick wie möglich sein. Bei der Verdrahtung sollte die Leitungsrichtung der Stromleitung und der Erdungsleitung mit der der Datenleitung übereinstimmen. Am Ende der Verdrahtungsarbeiten verwenden Sie den Erdungskabel, um die Unterseite der Leiterplatte abzudecken, wo keine Spur vorhanden ist. Diese Methoden helfen, die Störfestigkeit der Schaltung zu verbessern.

(2) Die Breite der Datenleitung sollte so breit wie möglich sein, um die Impedanz zu reduzieren. Die Breite der Datenlinie ist mindestens nicht kleiner als 0.3mm (12mil), und es ist idealer, wenn es 0.46~0.5mm (18mil~20mil) ist.

(3) Since a via on the circuit board will bring about 10pF capacitance effect, Dies führt zu viel Interferenz für Hochfrequenzschaltungen, also bei Verdrahtung, die Anzahl der Durchkontaktierungen sollte so weit wie möglich reduziert werden. Darüber hinaus, Zu viele Durchkontaktierungen verringern auch die mechanische Festigkeit der Leiterplatte.