Teknik PCB - Dari PCB ke MCU, ia akan memberikan anda pandangan mendalam bagaimana untuk menentang gangguan

Prinsip desain anti-gangguan untuk lukisan papan PCB

1. Bentangan wayar tanah:

1). Tanah digital terpisah dari tanah analog.

2). Kabel mendarat seharusnya sebaik mungkin tebal, sehingga ia boleh melewati 3 kali semasa yang dibenarkan pada papan cetak, dan biasanya seharusnya 2~3 mm.

3). Kabel mendarat sepatutnya membentuk gelung tanpa akhir sejauh mungkin, untuk mengurangi perbezaan potensi wayar mendarat.

2. Bentangan tali kuasa:

1). Menurut saiz semasa, cuba untuk memperluas kawat wayar.

2). Arah tali kuasa dan wayar tanah sepatutnya konsisten dengan arah penghantaran data.

3). Kondensator pemisahan 10~100μF patut disambung ke hujung input kuasa papan cetak.

3. Memutuskan konfigurasi kondensator:

1). Kabel utama kondensator penyahpautan tidak sepatutnya terlalu panjang, terutama kondensator bypass frekuensi tinggi tidak sepatutnya mempunyai wayar utama.

2). Sambungkan kondensator elektrolitik 10~100μF di hujung input kuasa papan cetak, dan lebih baik jika ia boleh lebih besar daripada 100μF.

3). Sambungkan kondensator keramik 0.01~0.1μF diantara Vcc dan GND setiap cip terintegrasi. Jika ruang tidak dibenarkan, kondensator tantalum 1~10μF boleh dikonfigur untuk setiap 4~10 cip.

4). Peranti dengan kemampuan anti-bunyi lemah dan perubahan besar dalam semasa matikan, serta ROM dan RAM, patut secara tidak langsung menyambungkan kondensator antara Vcc dan GND.

5). Match a 0.01μF decoupling capacitor on the reset terminal "RESET" of the microcontroller.

Konfigurasi peranti 4:

1). Terminal input jam bagi generator jam, oscilator kristal dan CPU sepatutnya sekuat mungkin dan jauh dari peranti frekuensi rendah lain.

2). Jauhkan sirkuit semasa kecil dan sirkuit semasa tinggi dari sirkuit logik sebanyak mungkin.

3). Kedudukan dan arah papan cetak dalam chassis patut memastikan peranti dengan sejumlah besar panas berada di atas.

5. Mengpisahkan garis kuasa, garis AC dan garis isyarat

Garis kuasa dan garis AC patut ditempatkan pada papan yang berbeza dari garis isyarat sebanyak yang mungkin, sebaliknya mereka patut dijalankan secara terpisah dari garis isyarat.

6. Prinsip lain:

1). Apabila kabel, garis alamat sepatutnya sejauh mungkin dan pendek yang mungkin.

2). Tambah penangkap tarik kira-kira 10K ke bas, yang berguna untuk anti-gangguan.

3). Garis di kedua-dua sisi PCB sepatutnya diatur menegak sejauh yang mungkin untuk mencegah gangguan antara satu sama lain.

4). Saiz kondensator penyahpautan biasanya C=1/F, dan F adalah frekuensi penghantaran data.

5). Pin yang tidak digunakan disambung ke Vcc melalui penentang tarik-up (kira-kira 10K), atau disambung secara selari dengan pins yang digunakan.

6). Komponen yang menghasilkan panas (seperti resisten kuasa tinggi, dll.) patut mengelakkan komponen yang mudah disentuh oleh suhu (seperti kondensator elektrolitik, dll.).

7). Penggunaan penyahkodan penuh mempunyai prestasi anti-jamming yang lebih kuat daripada penyahkodan baris.

Untuk menekan gangguan peranti kuasa tinggi pada sirkuit unsur digital mikrokawal dan gangguan sirkuit digital pada sirkuit analog, cincin tersedak frekuensi tinggi patut digunakan apabila tanah digital dan tanah analog disambung ke titik tanah umum. Ini adalah bahan magnetik ferrit silindrik. Ada beberapa lubang di arah paksi. Kabel tembaga yang lebih tebal digunakan untuk melewati lubang dan angin satu atau dua pusingan. Peranti semacam ini boleh dianggap sebagai impedance sifar untuk isyarat frekuensi rendah. Pergangguan pada isyarat frekuensi tinggi boleh dianggap sebagai induktor.. (Kerana resistensi DC yang besar bagi induktor, induktor tidak boleh digunakan sebagai choke frekuensi tinggi).

Apabila wayar isyarat selain papan sirkuit cetak disambung, kabel pelindung biasanya digunakan. Untuk isyarat frekuensi tinggi dan isyarat digital, kedua-dua hujung kabel yang dilindungi patut didarat. Untuk kabel pelindung untuk isyarat analog frekuensi rendah, satu ujung patut ditanda.

Rangkaian yang sangat sensitif kepada bunyi dan gangguan atau sirkuit yang sangat bunyi frekuensi tinggi sepatutnya dilindungi dengan penutup logam. Kesan perisai ferromagnetik pada bunyi frekuensi tinggi 500KHz tidak jelas, dan kesan perisai tembaga tipis lebih baik. Apabila menggunakan skru untuk memperbaiki perisai, perhatikan kerosakan disebabkan oleh perbezaan potensi disebabkan oleh kenalan bahan-bahan yang berbeza.

7. gunakan kondensator pemisahan dengan baik

Kondensator pemisahan antara bekalan kuasa sirkuit terintegrasi dan tanah mempunyai dua fungsi: dari satu sisi, ia adalah kondensator penyimpanan tenaga sirkuit terintegrasi, dan dari sisi lain, ia melepasi bunyi frekuensi tinggi peranti. Nilai kapasitor penyahpautan biasa dalam litar digital ialah 0.1μF. Nilai biasa induktan yang disebarkan kapasitor ini ialah 5μH. Kondensator pemisahan 0.1μF mempunyai induktansi terhapus 5μH, dan frekuensi resonansi selari adalah kira-kira 7MHz. Ia mempunyai kesan pemisahan yang lebih baik untuk bunyi di bawah 10MHz, dan ia mempunyai kesan yang sedikit pada bunyi di atas 40MHz.

Kapasitor 1μF dan 10μF, dan frekuensi resonansi selari adalah di atas 20MHz, kesan penghapusan bunyi frekuensi tinggi lebih baik.

Setiap 10 potongan sirkuit terintegrasi perlu menambah kondensator muatan dan lepaskan, atau kondensator penyimpanan tenaga, kira-kira 10μF boleh dipilih. Lebih baik jangan guna kondensator elektrolitik. Kondensator elektrolitik berguling dengan dua lapisan filem. Struktur berguling ini bertindak sebagai induktan pada frekuensi tinggi. Guna kondensator tantalum atau kondensator polikarbonat.

Pemilihan kondensator pemisahan tidak kritik, dan C=1/F, iaitu, 0.1μF untuk 10MHz dan 0.01μF untuk 100MHz.

Apabila tentera, pins kapasitor pemisah seharusnya sebagai pendek yang mungkin. Pins panjang akan menyebabkan kondensator pemisahan sendiri untuk resonan diri. Contohnya, frekuensi resonan diri bagi kondensator keramik 1000pF dengan panjang pin 6.3 mm adalah kira-kira 35MHz, dan apabila panjang pin 12.6 mm, ia adalah 32MHz.

8. Pengalaman dalam mengurangi bunyi dan gangguan elektromagnetik

Prinsip desain anti-jamming papan sirkuit cetak:

1). Serye penentang boleh digunakan untuk mengurangi kadar lompatan pinggir atas dan bawah sirkuit kawalan.

2). Cuba membuat potensi sekitar sirkuit isyarat jam dekat dengan 0, bulatkan kawasan jam dengan wayar tanah, dan wayar jam sepatutnya pendek yang mungkin.

3). Garis jam selari ke garis I/O mempunyai gangguan yang kurang daripada selari ke garis I/O.

4). Sirkuit pemacu I/O hampir mungkin ke pinggir papan cetak.

5). Jangan tinggalkan terminal output sirkuit gerbang yang tidak digunakan. Terminal input positif bagi penyampai operasi yang tidak digunakan sepatutnya ditanda, dan terminal input negatif sepatutnya disambung ke terminal output.

6). Cuba guna baris lipat 45° selain dari baris lipat 90°, kabel untuk mengurangkan emisi luaran dan sambungan isyarat frekuensi tinggi.

7). Pin komponen sepatutnya pendek yang mungkin.

8). Jangan jalankan wayar di bawah kristal kuarz atau di bawah komponen yang khusus sensitif kepada bunyi.

9). Jangan bentuk gelung semasa mengelilingi sirkuit isyarat lemah dan wayar tanah sirkuit frekuensi rendah.

10). Apabila perlu, tambahkan penyekitan frekuensi tinggi ferrit ke sirkuit untuk memisahkan isyarat, bunyi, kuasa, dan tanah.

A melalui papan sirkuit cetak menyebabkan kapasitasi sekitar 0.6pF; bahan pakej sirkuit terpasang sendiri menyebabkan kapasitas terhapus 2pF~10pF; konektor pada papan sirkuit mempunyai induktan yang disebarkan 520μH; Soket sirkuit terpasang 24 pin memperkenalkan induktan yang disebarkan 4μH~18μH.

Ciptaan anti-jamming sirkuit digital dan mikrokomputer cip tunggal

Dalam rancangan sistem elektronik, untuk mengelakkan pusingan dan menyimpan masa, keperluan anti-gangguan patut dipertimbangkan dan dipenuhi sepenuhnya, dan tindakan anti-gangguan patut dikelakkan selepas rancangan selesai. Ada tiga unsur asas yang menyebabkan gangguan:

1) Sumber gangguan merujuk kepada komponen, peralatan atau isyarat yang menghasilkan gangguan. Ia diterangkan dalam bahasa matematik sebagai berikut: du/dt, tempat di mana di/dt besar adalah sumber gangguan. Contohnya, kilat, relei, tiristor, motor, jam frekuensi tinggi, dll. semua mungkin menjadi sumber gangguan.

2) Peranti sensitif merujuk kepada objek yang mudah diganggu. Seperti: A/D, D/A penukar, mikrokomputer cip tunggal, IC digital, penyembah isyarat lemah, dll.

3) Laluan propagasi merujuk kepada laluan atau medium melalui mana gangguan menyebar dari sumber gangguan ke peranti sensitif. Laluan penyebaran gangguan biasa adalah kondukti melalui wayar dan radiasi dari ruang angkasa.

Prinsip asas desain anti-gangguan adalah untuk menekan sumber gangguan, memotong laluan penyebaran gangguan, dan meningkatkan prestasi anti-gangguan peranti sensitif. (Sama seperti pencegahan penyakit jangkitan)

1. Hapuskan sumber gangguan

Menegak sumber gangguan adalah untuk mengurangi du/dt dan di/dt sumber gangguan sebanyak mungkin. Ini adalah pertimbangan terbaik dan prinsip yang paling penting dalam rancangan anti-jamming, dan ia sering mempunyai kesan untuk mendapatkan dua kali hasil dengan separuh usaha. Kekurangan du/dt sumber gangguan terutamanya dicapai dengan menyambung kondensator secara parallel pada kedua-dua hujung sumber gangguan. Kekurangan di/dt sumber gangguan dicapai dengan menyambungkan induktansi atau perlawanan dalam siri dengan gelung sumber gangguan dan menambah dioda roda bebas.

Tindakan umum untuk menekan sumber gangguan adalah sebagai berikut:

1) Lupakan garis lipatan 90 darjah apabila kabel untuk mengurangi emisi bunyi frekuensi tinggi.

2) Diod roda bebas ditambah ke kolai relai untuk menghapuskan gangguan EMF-belakang yang dijana bila kolai terputus. Hanya menambah dioda roda bebas akan menunda masa off relay. Selepas menambah dioda Zener, reli boleh beroperasi lebih kali per unit masa.

3) Sambungkan sirkuit penghalang sinar secara parallel pada kedua-dua hujung kontak relay (biasanya sirkuit RC, lawan biasanya dipilih dari beberapa K ke puluh K, dan kondensator adalah 0.01uF) untuk mengurangi kesan sinar elektrik.

4) Tambah sirkuit penapis ke motor, dan perhatikan kondensator yang paling pendek mungkin dan pemimpin induksi.

5) Setiap IC pada papan sirkuit patut disambung dengan kondensator frekuensi tinggi 0.01μF ～0.1μF secara selari untuk mengurangkan pengaruh IC pada bekalan kuasa. Perhatikan kawat kondensator frekuensi tinggi. Kawalan seharusnya dekat dengan terminal bekalan kuasa dan secepat mungkin. Jika tidak, perlawanan seri bersamaan kapasitor akan meningkat, yang akan mempengaruhi kesan penapisan.

6) Kedua-dua hujung tiristor tersambung secara paralel dengan litar penghalang RC untuk mengurangi bunyi yang dijana oleh tiristor (bunyi ini boleh merusak tiristor). Menurut laluan penyebaran gangguan, ia boleh dibahagi menjadi dua jenis: gangguan dilakukan dan gangguan radiasi.

Yang disebut gangguan dilakukan merujuk gangguan yang menyebar ke peranti sensitif melalui wayar. Band frekuensi bunyi gangguan frekuensi tinggi dan isyarat berguna berbeza. Anda boleh memotong penyebaran bunyi gangguan frekuensi tinggi dengan menambah penapis pada wayar, dan kadang-kadang and a boleh menambah optokoupler izolasi untuk menyelesaikannya. Bunyi kuasa adalah yang paling berbahaya, jadi perhatikan istimewa kepada pengendalian. Yang disebut gangguan radiasi merujuk gangguan yang menyebar ke peranti sensitif melalui radiasi angkasa. Solusi umum adalah untuk meningkatkan jarak antara sumber gangguan dan peranti sensitif, mengisolasinya dengan wayar tanah dan menambah perisai pada peranti sensitif.

2. Tindakan umum untuk memotong laluan penyebaran gangguan adalah sebagai berikut:

1) Pertimbangkan keseluruhan kesan bekalan kuasa pada mikrokawal. Jika bekalan kuasa dilakukan dengan baik, anti-gangguan seluruh sirkuit akan diselesaikan lebih dari separuh. Banyak mikrokomputer cip tunggal sangat sensitif kepada bunyi bekalan kuasa. Ia diperlukan untuk menambah sirkuit penapis atau pengatur tegangan ke bekalan kuasa mikrokomputer cip tunggal untuk mengurangi gangguan bunyi bekalan kuasa ke mikrokomputer cip tunggal. Contohnya, kacang magnetik dan kondensator boleh digunakan untuk membentuk sirkuit penapis berbentuk Ï. Tentu saja, resistor 100Ω boleh digunakan selain dari kacang magnetik apabila keadaan tidak tinggi.

2) Jika port I/O mikrokomputer cip tunggal digunakan untuk mengawal peranti bunyi seperti motor, pengasingan patut ditambah antara port I/O dan sumber bunyi (tambah sirkuit penapis berbentuk Ï-shaped). Untuk mengawal peranti bunyi seperti motor, pengasingan patut ditambah antara port I/O dan sumber bunyi (tambah sirkuit penapis berbentuk Ï-shaped).

(3) Perhatikan kawat oscillator kristal. Oscilator kristal adalah sebanyak yang mungkin kepada pins mikrokawal, kawasan jam diizolasi dengan wayar tanah, dan shell oscillator kristal didarat dan ditetapkan. Ukuran ini boleh menyelesaikan banyak masalah yang sukar.

4) Pembahagian yang masuk akal papan sirkuit, seperti isyarat kuat dan lemah, isyarat digital dan analog. Jauhkan sumber gangguan (seperti motor, reli) dari komponen sensitif (seperti mikrokomputer cip tunggal) sebanyak yang mungkin.

(5) Mengpisahkan kawasan digital dari kawasan analog dengan wayar tanah, memisahkan tanah digital dari tanah analog, dan akhirnya menyambungkannya dengan tanah kuasa pada satu titik. Kawalan cip A/D dan D/A juga berdasarkan prinsip ini. Pembuat telah mempertimbangkan keperluan ini bila menyerahkan pengaturan pin cip A/D dan D/A.

(6) Kawalan tanah mikrokomputer cip tunggal dan peranti kuasa tinggi patut didirikan secara terpisah untuk mengurangi gangguan antara satu sama lain. Letakkan peranti kuasa tinggi pada pinggir papan sirkuit sebanyak mungkin.

(7) Penggunaan komponen anti-gangguan seperti kacang magnetik, cincin magnetik, penapis kuasa, dan perisai di tempat kunci seperti port I/O MCU, tali kuasa, dan garis sambungan papan sirkuit boleh meningkatkan prestasi anti-gangguan sirkuit secara signifikan.

3. Perbaiki prestasi anti-gangguan peranti sensitif

Perbaikan prestasi anti-gangguan peranti sensitif merujuk kepada kaedah untuk mengurangi penangkapan bunyi gangguan dari sisi peranti sensitif dan pulih dari keadaan yang tidak normal secepat mungkin.

Tindakan umum untuk meningkatkan prestasi anti-gangguan peranti sensitif adalah sebagai berikut:

(1) Minimumkan kawasan loop apabila kabel untuk mengurangi bunyi yang disebabkan.

(2) Bila kawat, kawat kuasa dan kawat tanah sepatutnya sebisak mungkin. Selain mengurangi tekanan turun, lebih penting untuk mengurangi bunyi sambungan.

(3) Untuk port I/O tidak bergerak mikrokomputer cip tunggal, tidak mengapung, tetapi seharusnya didarat atau disambung dengan bekalan kuasa. Terminal tidak bergerak ICs lain terkawal atau disambung ke kuasa tanpa mengubah logik sistem.

(4) Penggunaan pengawasan bekalan kuasa dan sirkuit anjing pengawasan untuk mikrokomputer cip tunggal, seperti IMP809, IMP706, IMP813, X25043, X25045, dll., boleh meningkatkan prestasi anti-gangguan seluruh sirkuit.

(5) Dalam perkiraan bahawa kelajuan boleh memenuhi keperluan, cuba untuk mengurangi oscilator kristal mikrokomputer cip tunggal dan pilih sirkuit digital kelajuan rendah.

(6) Peranti IC patut ditetapkan secara langsung pada papan sirkuit sebanyak mungkin, dan soket IC patut digunakan kurang.

Ringkasan pengalaman

Aspek perisian:

1. Ia digunakan untuk membersihkan semua ruang kod yang tidak digunakan ke "0", kerana ia sama dengan NOP, yang boleh dikembalikan apabila program melarikan diri;

2. Tambah beberapa NOP sebelum arahan lompat, tujuan sama dengan 1;

3. Apabila tiada WatchDog perkakasan, perisian boleh digunakan untuk simulasi WatchDog untuk mengawasi operasi program;

4. Apabila berurusan dengan pelarasan atau tetapan parameter peranti luaran, untuk menghalang peranti luaran daripada membuat ralat disebabkan gangguan, parameter boleh dihantar semula secara terus menerus, sehingga peranti luaran boleh dipulihkan secepat mungkin;

5. Anti-gangguan dalam komunikasi, digit pemeriksaan data boleh ditambah, dan 3 daripada 2 atau 5 daripada 3 strategi boleh diadopsi;

6. Apabila terdapat garis komunikasi, seperti I^2C, sistem tiga wayar, dll., dalam praktek, kami mendapati bahawa menetapkan garis Data, garis CLK, dan garis INH ke tinggi biasanya mempunyai kesan anti-gangguan yang lebih baik daripada menetapkannya ke rendah.

Aspek perkakasan:

1. Kawalan wayar tanah dan wayar kuasa

2. Pemisahan garis;

3. Pemisahan tanah digital dan modular;

4. Setiap komponen digital memerlukan 104 kondensator antara tanah dan bekalan kuasa;

5. Untuk mencegah saling bercakap dari port I/O, port I/O boleh diizoli dengan izolasi diod, izolasi sirkuit gerbang, izolasi fotokopel, izolasi elektromagnetik, dll.; 6. Dalam aplikasi dengan relai, terutama arus tinggi, untuk mencegah gangguan percikan relai pada sirkuit, and a boleh gabungkan 104 dan dioda antara kolai relai, dan kondensator langsung 472 antara kenalan dan hujung terbuka biasanya, kesan adalah baik!

7. Tentu saja, anti-gangguan papan berbilang lapisan pasti lebih baik daripada papan satu sisi, tetapi biaya adalah beberapa kali lebih tinggi.

8. Memilih peranti dengan kemampuan anti-gangguan yang kuat lebih berkesan daripada mana-mana kaedah lain. Saya rasa ini adalah titik yang paling penting. Kerana kekurangan-kekurangan komponen adalah sukar untuk disembuhkan dengan kaedah luar, tetapi sering orang-orang yang mempunyai kemampuan anti-gangguan yang kuat lebih mahal, dan orang-orang yang mempunyai kemampuan anti-gangguan yang lemah adalah murah, sama seperti Dongdong Taiwan murah tetapi prestasi yang jauh dikurangi! Ia bergantung pada aplikasi anda.

Papan sirkuit cetak (PCB) adalah sokongan komponen sirkuit dan peranti dalam produk elektronik. Ia menyediakan sambungan elektrik antara unsur sirkuit dan peranti. Dengan pembangunan cepat teknologi elektrik, ketepatan PGB semakin meningkat. Kualiti rancangan PCB mempunyai pengaruh besar pada kemampuan anti-gangguan. Oleh itu, dalam rancangan PCB. Prinsip umum desain PCB mesti diikuti, dan keperluan desain anti-gangguan mesti dipenuhi.