Teknik PCB - Kekuatan desain papan kawalan PCB cip tunggal

Sama ada ia adalah bentangan peranti atau kabel pada papan PCB, terdapat keperluan khusus. Contohnya, kawat input dan output patut dihindari sebanyak mungkin untuk menghindari gangguan. Jalur selari dua garis isyarat mesti dipisahkan dengan wayar tanah, dan wayar dua lapisan bersebelahan seharusnya bertentangan satu sama lain sebanyak mungkin. Penyambungan parasitik mungkin berlaku secara selari. Kuasa dan wayar tanah sepatutnya dipisahkan menjadi dua lapisan sejauh yang mungkin untuk bertentangan satu sama lain. Dalam terma lebar baris, wayar tanah luas boleh digunakan sebagai loop untuk sirkuit digital PCB, yang membentuk rangkaian tanah (sirkuit analog tidak boleh digunakan dengan cara ini), dan kawasan besar tembaga digunakan.

Sebagai produk sejarah pada abad ke-21, mikrokomputer cip tunggal berjaya mengintegrasikan komputer pada PCB kecil, menyadari sambungan segala-galanya, dan menyediakan banyak kesenangan untuk pengalaman hidup kita. Seterusnya, Lao Chen akan tunjukkan apa rancangan yang bijak papan kawalan utama mikrokomputer cip tunggal perlu digunakan.

1. Bentangan komponen

Dalam bentangan komponen, komponen yang berkaitan satu sama lain patut ditempatkan sebanyak mungkin. Contohnya, generator jam, oscilator kristal, dan input jam CPU semua cenderung kepada bunyi, jadi mereka patut ditempatkan lebih dekat. Untuk peranti yang cenderung kepada bunyi, sirkuit semasa rendah, sirkuit semasa tinggi, dll., jauhkan mereka dari sirkuit kawalan logik dan sirkuit penyimpanan (ROM, RAM) mikrokomputer cip tunggal sebanyak mungkin. Jika mungkin, sirkuit ini boleh dibuat menjadi sirkuit. Papan, ini menyebabkan anti-gangguan dan meningkatkan kepercayaan kerja sirkuit.

2. Memutuskan kondensator

Cuba pasang kapasitor penyahpautan di sebelah komponen kunci, seperti ROM, RAM, dan cip lain. Malah, jejak papan PCB, sambungan pin dan kabel, dll. mungkin mengandungi kesan induksi besar. Induktan besar mungkin menyebabkan suara menukar tingkat pada jejak Vcc. Satu-satunya cara untuk mencegah menukar titik bunyi pada jejak Vcc adalah menempatkan kondensator pemisahan elektronik 0.1uF antara VCC dan tanah kuasa. Jika komponen lekap permukaan digunakan pada PCB, kondensator cip boleh digunakan secara langsung terhadap komponen dan ditetapkan pada pin Vcc. Lebih baik menggunakan kondensator keramik, kerana jenis kondensator ini mempunyai kehilangan elektrostatik rendah (ESL) dan impedance frekuensi tinggi, dan suhu dan masa stabiliti dielektrik jenis kondensator ini juga sangat baik. Cuba jangan guna kondensator tantalum, kerana impedance mereka lebih tinggi pada frekuensi tinggi.

Perhatikan titik berikut bila meletakkan kondensator penyahpautan:

(1) Sambungkan kondensator elektrolitik 100uF di hujung input kuasa papan PCB. Jika volum membenarkan, kapasitasi yang lebih besar lebih baik.

(2) Secara prinsip, kapasitor keramik 0.01uF perlu diletakkan di sebelah setiap cip sirkuit terintegrasi. Jika ruang papan sirkuit terlalu kecil untuk muat, anda boleh meletakkan kondensator tantalum 1-10 untuk setiap 10 cip.

(3) Untuk komponen dengan kemampuan anti-gangguan lemah dan perubahan semasa besar apabila dimatikan, dan komponen penyimpanan seperti RAM dan ROM, kondensator penyahpautan patut disambungkan antara garis kuasa (Vcc) dan garis tanah.

(4) Pemimpin kondensator tidak sepatutnya terlalu panjang, terutama kondensator bypass frekuensi tinggi tidak boleh mempunyai pemimpin.

3. Ralat wayar tanah

Dalam sistem kawalan cip tunggal, terdapat banyak jenis wayar tanah, seperti tanah sistem, tanah perisai, tanah logik, tanah analog, dll. Sama ada wayar tanah ditetapkan dengan betul akan menentukan kemampuan anti-gangguan papan sirkuit. Apabila merancang wayar tanah dan titik grounding, isuan berikut patut dianggap:

(1) Tanah logik dan tanah analog patut dikaitkan secara terpisah dan tidak boleh digunakan bersama-sama. Sambungkan kawat tanah mereka ke kawat tanah kuasa yang sepadan. Bila merancang, wayar tanah analog sepatutnya sebisak mungkin, dan kawasan bawah terminal sepatutnya diperbesar sebanyak mungkin. Secara umum, lebih baik untuk mengisolasi isyarat analog input dan output dari sirkuit mikrokawal melalui optokoupler.

(2) Bila merancang papan sirkuit cetak sirkuit logik, wayar tanah patut membentuk bentuk sirkuit tertutup untuk meningkatkan kemampuan anti-gangguan sirkuit.

(3) Kabel tanah seharusnya sebisak mungkin. Jika wayar tanah sangat tipis, perlawanan wayar tanah akan besar, menyebabkan potensi tanah berubah dengan perubahan semasa, menyebabkan ketidakstabilan aras isyarat, menyebabkan kekurangan kemampuan anti-gangguan sirkuit. Jika ruang kawat membenarkan, pastikan lebar kawat tanah utama sekurang-kurangnya 2~3 mm, dan kawat tanah pada pin komponen sepatutnya sekitar 1.5 mm.

(4) Perhatikan pilihan titik pendaratan. Apabila frekuensi isyarat pada papan sirkuit lebih rendah daripada 1MHz, kerana induksi elektromagnetik antara kabel dan komponen mempunyai sedikit kesan, dan arus yang berkeliaran bentuk oleh sirkuit mendarat mempunyai kesan yang lebih besar pada gangguan, perlu menggunakan titik mendarat supaya ia tidak membentuk loop. Apabila frekuensi isyarat pada papan sirkuit lebih tinggi daripada 10MHz, disebabkan kesan induksi jelas kawat, impedance tanah menjadi sangat besar. Pada masa ini, arus berkeliaran yang terbentuk oleh sirkuit mendarat bukan lagi masalah besar. Oleh itu, pendaratan berbilang titik patut digunakan untuk mengurangi impedance tanah sebanyak mungkin.

4. lain

(1) Selain bentangan garis kuasa, lebar jejak sepatutnya tebal sebanyak mungkin mengikut saiz semasa. Apabila kabel, arah laluan garis kuasa dan garis tanah sepatutnya konsisten dengan garis data. Pada akhir kerja kawat, Gunakan kawat tanah untuk menutupi bawah papan sirkuit di mana tiada jejak, kaedah ini akan membantu untuk meningkatkan kemampuan anti-gangguan sirkuit.

(2) Lebar garis data sepatutnya sebanyak mungkin untuk mengurangi impedance. Lebar garis data sekurang-kurangnya tidak kurang dari 0.3 mm (12 mil), dan ia lebih ideal jika ia adalah 0.46~0.5 mm (18 mil~20 mil).

(3) Oleh kerana melalui papan sirkuit akan membawa kesan kapasitasi 10pF, ini akan memperkenalkan terlalu banyak gangguan untuk sirkuit frekuensi tinggi, jadi apabila wayar, bilangan vias patut dikurangkan sebanyak mungkin. Selain itu, terlalu banyak botol juga akan mengurangi kekuatan mekanik papan sirkuit.