PCB Tecnico - Le abilità di progettazione della scheda di controllo PCB a singolo chip

Che si tratti del layout del dispositivo o del cablaggio sulla scheda PCB, ci sono requisiti specifici. Ad esempio, il cablaggio di ingresso e uscita dovrebbe essere evitato il più possibile per evitare interferenze. Il percorso parallelo delle due linee di segnale deve essere separato dal filo di terra e il cablaggio di due strati adiacenti dovrebbe essere il più possibile perpendicolare l'uno all'altro. È probabile che l'accoppiamento parassitico avvenga in parallelo. I fili di alimentazione e di massa devono essere separati in due strati per quanto possibile per essere perpendicolari l'uno all'altro. In termini di larghezza della linea, un cavo di massa largo può essere utilizzato come anello per il circuito digitale PCB, che costituisce una rete di terra (i circuiti analogici non possono essere utilizzati in questo modo), e viene utilizzata una grande area di rame.

Come prodotto storico nel 21 ° secolo, il microcomputer a chip singolo integra con successo il computer su un piccolo PCB, realizza l'interconnessione di tutto e fornisce molta comodità per la nostra esperienza di vita. Successivamente, Lao Chen ti mostrerà quali progetti ingegnosi devono utilizzare la scheda di controllo principale del microcomputer a chip singolo.

1. Layout dei componenti

Per quanto riguarda la disposizione dei componenti, i componenti collegati tra loro dovrebbero essere posizionati il più vicino possibile. Ad esempio, il generatore di clock, l'oscillatore di cristallo e l'ingresso dell'orologio della CPU sono tutti soggetti al rumore, quindi dovrebbero essere posizionati più vicini. Per quei dispositivi che sono inclini al rumore, circuiti a bassa corrente, circuiti di commutazione di circuiti ad alta corrente, ecc., tenerli lontani dal circuito di controllo logico e dal circuito di archiviazione (ROM, RAM) del microcomputer a chip singolo il più possibile. Se possibile, questi circuiti possono essere trasformati in circuiti. Scheda, questo favorisce l'anti-interferenza e migliora l'affidabilità del lavoro del circuito.

2. Condensatore di disaccoppiamento

Prova a installare condensatori di disaccoppiamento accanto a componenti chiave, come ROM, RAM e altri chip. Infatti, tracce della scheda PCB, connessioni a pin e cablaggio, ecc. possono contenere grandi effetti di induttanza. La grande induttanza può causare forti picchi di rumore di commutazione sulla traccia Vcc. L'unico modo per evitare picchi di rumore di commutazione sulle tracce Vcc è posizionare un condensatore di disaccoppiamento elettronico 0.1uF tra VCC e alimentazione a terra. Se sul PCB vengono utilizzati componenti di montaggio superficiale, i condensatori chip possono essere utilizzati direttamente contro i componenti e fissati sul pin Vcc. È meglio usare condensatori ceramici, perché questo tipo di condensatore ha bassa perdita elettrostatica (ESL) e impedenza ad alta frequenza, e la temperatura e il tempo della stabilità dielettrica di questo tipo di condensatore sono anche molto buoni. Cercate di non usare condensatori al tantalio, perché la loro impedenza è più alta alle alte frequenze.

Prestare attenzione ai seguenti punti quando si posizionano condensatori di disaccoppiamento:

(1) Collegare un condensatore elettrolitico 100uF attraverso l'estremità di ingresso di potenza della scheda PCB. Se il volume lo consente, una capacità maggiore è migliore.

(2) In linea di principio, un condensatore ceramico 0.01uF deve essere posizionato accanto ad ogni chip del circuito integrato. Se lo spazio del circuito stampato è troppo piccolo per adattarsi, è possibile posizionare un condensatore di tantalio 1-10 per ogni 10 chip.

(3) Per i componenti con debole capacità anti-interferenza e grandi cambiamenti di corrente quando spenti e componenti di archiviazione come RAM e ROM, un condensatore di disaccoppiamento dovrebbe essere collegato tra la linea di alimentazione (Vcc) e la linea di terra.

(4) Il cavo del condensatore non dovrebbe essere troppo lungo, specialmente il condensatore di bypass ad alta frequenza non può avere piombo.

3. Progettazione del filo di terra

Nel sistema di controllo a singolo chip, ci sono molti tipi di cavi di terra, come terra del sistema, terra dello scudo, terra logica, terra analogica, ecc Se il cavo di terra è correttamente disposto determinerà l'abilità anti-interferenza del circuito stampato. Quando si progettano cavi di terra e punti di messa a terra, devono essere considerati i seguenti problemi:

(1) La terra logica e la terra analogica dovrebbero essere cablati separatamente e non possono essere utilizzati insieme. Collegare i rispettivi cavi di terra ai corrispondenti cavi di terra di alimentazione. Durante la progettazione, il cavo di terra analogico dovrebbe essere il più spesso possibile e l'area di messa a terra del terminale dovrebbe essere ingrandita il più possibile. In generale, è meglio isolare i segnali analogici in ingresso e in uscita dal circuito del microcontrollore attraverso optocoppiatori.

(2) Quando si progetta il circuito stampato del circuito logico, il filo di terra dovrebbe formare una forma a circuito chiuso per migliorare l'abilità anti-interferenza del circuito.

(3) Il filo di terra dovrebbe essere il più spesso possibile. Se il filo di terra è molto sottile, la resistenza del filo di terra sarà grande, causando il potenziale di terra di cambiare con i cambiamenti di corrente, con conseguente instabilità del livello del segnale, con conseguente diminuzione della capacità anti-interferenza del circuito. Se lo spazio di cablaggio lo consente, assicurarsi che la larghezza del filo di terra principale sia di almeno 2~3 mm e che il filo di terra sul perno del componente sia di circa 1,5 mm.

(4) Prestare attenzione alla scelta del punto di messa a terra. Quando la frequenza del segnale sul circuito stampato è inferiore a 1MHz, perché l'induzione elettromagnetica tra cablaggio e componenti ha poco effetto e la corrente circolante formata dal circuito di messa a terra ha una maggiore influenza sulle interferenze, è necessario utilizzare un punto di messa a terra in modo che non formi un ciclo. Quando la frequenza del segnale sul circuito stampato è superiore a 10MHz, a causa dell'evidente effetto di induttanza del cablaggio, l'impedenza di terra diventa molto grande. In questo momento, la corrente circolante formata dal circuito di messa a terra non è più un problema importante. Pertanto, la messa a terra multipunto dovrebbe essere utilizzata per ridurre il più possibile l'impedenza del suolo.

4. altri

(1) Oltre al layout della linea elettrica, la larghezza della traccia dovrebbe essere il più spessa possibile in base alle dimensioni della corrente. Durante il cablaggio, la direzione di instradamento della linea elettrica e della linea di terra dovrebbe essere coerente con quella della linea dati. Al termine del lavoro di cablaggio, utilizzare il cavo di terra per coprire il fondo del circuito dove non c'è traccia, questi metodi aiuteranno a migliorare la capacità anti-interferenza del circuito.

(2) La larghezza della linea dati dovrebbe essere il più ampia possibile per ridurre l'impedenza. La larghezza della linea dati è almeno non inferiore a 0.3mm (12mil), ed è più ideale se è 0.46 ~ 0.5mm (18mil ~ 20mil).

(3) Poiché una via sul circuito stampato produrrà l'effetto di capacità 10pF, questo introdurrà troppa interferenza per i circuiti ad alta frequenza, quindi durante il cablaggio, il numero di vias dovrebbe essere ridotto il più possibile. Inoltre, troppe vie ridurranno anche la resistenza meccanica del circuito stampato.