Technologie PCB - Comment concevoir un PCB de carte de contrôle de machine à puce unique?

Le processus le plus fondamental de conception d'une carte de circuit peut être divisé en trois étapes: conception schématique du circuit, génération de la grille et conception de la carte de circuit imprimé. Qu'il s'agisse de la disposition de l'équipement sur la carte ou du câblage, etc., il existe des exigences spécifiques.

Par exemple, le câblage d'entrée et de sortie doit être évité autant que possible pour éviter les interférences. Le câblage parallèle des deux lignes de signal doit être séparé par la ligne de masse et le câblage des deux couches adjacentes doit être aussi vertical que possible. Les couplages parasites peuvent très bien se produire en parallèle. Les lignes d'alimentation et de terre doivent être divisées en deux couches autant que possible pour être perpendiculaires les unes aux autres. En termes de largeur de ligne, il est possible d'utiliser de larges lignes de masse comme boucles de circuits numériques PCB, c'est - à - dire des réseaux de terre (les circuits analogiques ne peuvent pas être utilisés de cette manière) et d'utiliser une grande surface de cuivre.

L'article suivant explique le principe de la carte de contrôle du microcontrôleur et certains détails à noter dans la conception du PCB.

1. Disposition des composants

En ce qui concerne la disposition des composants, les composants liés les uns aux autres doivent être placés le plus près possible. Par exemple, les générateurs d'horloge, les oscillateurs à cristal et les entrées d'horloge du CPU sont tous sensibles au bruit, ils devraient donc être rapprochés. Pour les dispositifs susceptibles de générer du bruit, les circuits à faible courant, les circuits de commutation à grand courant, etc., éloignez - les autant que possible des circuits logiques de commande et des circuits de stockage (ROM, RAM) des monopuces. Si possible, ces circuits peuvent être réalisés en circuits. La carte, ce qui favorise l'anti - interférence, améliore la fiabilité du fonctionnement du circuit.

2. Condensateur de découplage

Essayez d'installer des condensateurs de découplage à côté des composants clés tels que rom, Ram et autres puces. En effet, les traces de circuit imprimé, les connexions de broches et le câblage, etc., peuvent contenir des effets inductifs importants. Une grande inductance peut provoquer de graves pics de bruit de commutation sur les traces VCC. La seule façon d'éviter les pics de bruit de commutation sur les traces VCC est de placer un condensateur de découplage électronique de 0,1 µF entre VCC et la masse d'alimentation. Si vous utilisez un composant monté en surface sur une carte, vous pouvez utiliser directement un condensateur de puce contre le composant et le fixer sur une broche VCC. Il est préférable d'utiliser des condensateurs en céramique, car de tels condensateurs présentent de faibles pertes électrostatiques (ESL) et une impédance haute fréquence, et la température et le temps de stabilité diélectrique de tels condensateurs sont également très bons. Essayez de ne pas utiliser de condensateurs au tantale, car ils ont une impédance plus élevée aux hautes fréquences.

Les points suivants doivent être notés lors de la mise en place des condensateurs de découplage:

Branchez un condensateur électrolytique de 100 µF à l'entrée d'alimentation de la carte de circuit imprimé. Si le volume le permet, plus la capacité est grande, mieux c'est.

En principe, un condensateur en céramique de 0,01 µF doit être placé à côté de chaque puce de circuit intégré. Si l'écart de la carte est trop petit pour l'installation, vous pouvez placer 1 - 10 condensateurs de tantale tous les 10 puces.

Pour les composants ayant une faible résistance aux interférences et une grande variation de courant à l'arrêt, ainsi que pour les composants de stockage tels que la RAM et la rom, un condensateur de découplage doit être connecté entre la ligne d'alimentation (VCC) et la ligne de masse.

Les conducteurs des condensateurs ne doivent pas être trop longs, en particulier les condensateurs de dérivation haute fréquence ne peuvent pas avoir de conducteurs.

3. Conception de ligne de sol

Dans un système de contrôle de machine à puce unique, il existe de nombreux types de fils de terre, tels que la mise à la terre du système, la mise à la terre blindée, la mise à la terre logique, la mise à la terre analogique, etc. si la disposition des fils de terre est correcte déterminera la capacité anti - interférence de la carte. Lors de la conception des lignes de mise à la terre et des sites de mise à la terre, les questions suivantes doivent être prises en compte:

La mise à la terre logique et la mise à la terre analogique doivent être câblées séparément et ne peuvent pas être utilisées ensemble. Connectez les lignes de terre respectives aux lignes de terre d'alimentation correspondantes. Lors de la conception, le fil de terre analogique doit être aussi épais que possible et la zone de mise à la terre du terminal doit être aussi étendue que possible. D'une manière générale, il est préférable d'isoler les signaux analogiques d'entrée et de sortie du circuit microcontrôleur par couplage optique.

Lors de la conception d'une carte de circuit imprimé pour un circuit logique, les lignes de masse doivent former une forme de boucle fermée pour améliorer la capacité anti - interférence du circuit.

Le fil de terre doit être aussi épais que possible. Si la ligne de terre est fine, la résistance de la ligne de terre sera grande, ce qui entraîne une variation du potentiel de terre avec le changement de courant, ce qui entraîne une instabilité du niveau du signal et une diminution de la capacité d'anti - interférence du circuit. Si l'espace de câblage le permet, assurez - vous que la largeur de la ligne de mise à la terre principale est d'au moins 2 - 3 mm et que la ligne de mise à la terre sur la broche de l'élément doit être d'environ 1,5 mm.

â ª attention au choix du lieu de prise en charge. Lorsque la fréquence du signal sur la carte est inférieure à 1 MHz, il est nécessaire d'utiliser un point de mise à la masse pour ne pas former de boucle car l'induction électromagnétique entre le câblage et l'assemblage a peu d'influence, alors que le courant circulant formé par le circuit de mise à la terre a plus d'influence sur les perturbations. Lorsque la fréquence du signal sur la carte est supérieure à 10 MHz, l'impédance de la ligne de masse devient très importante en raison de l'effet inductif apparent de la conception de la disposition du PCB et le courant circulant formé par le circuit de masse n'est plus un problème majeur. Par conséquent, une méthode de mise à la terre multipoints doit être utilisée, en réduisant autant que possible l'impédance de mise à la terre.

4. Autres

· en plus de la disposition des lignes d'alimentation, la largeur des traces doit être aussi épaisse que possible en fonction de la taille du courant. Dans la conception de la mise en page de PCB, la direction de câblage des lignes d'alimentation et de terre doit correspondre à la direction de câblage des lignes de données. Travailler dans la conception de mise en page PCB. Enfin, couvrez le fond de la carte sans laisser de traces avec un fil de terre. Ces méthodes contribuent toutes à améliorer la résistance aux interférences du circuit.

La largeur de la ligne de données doit être aussi large que possible pour réduire l'impédance. La largeur de la ligne de données est d'au moins 0,3 mm (12mil), 0,46 ~ 0,5 mm (18mil ~ 20mil) est préférable.

Étant donné que les porosités sur la carte peuvent avoir un effet capacitif d'environ 10 PF, ce qui peut causer trop d'interférences sur les circuits haute fréquence, le nombre de porosités doit être réduit autant que possible lors de la conception de la disposition du PCB. De plus, trop de trous excessifs peuvent également réduire la résistance mécanique de la carte.