सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर कंट्रोल बोर्ड के पीसीबी डिज़ाइन सिद्धांत

सर्किट बोर्ड को डिजाइन करने की सबसे बुनियादी प्रक्रिया को तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता हैः सर्किट स्कीमैटिक डिजाइन, नेटलिस्ट जनरेशन और प्रिंटेड सर्किट बोर्ड डिजाइन।कोई फर्क नहीं पड़ता यह बोर्ड पर डिवाइस लेआउट या वायरिंग है, आदि, विशिष्ट आवश्यकताएं हैं।

उदाहरण के लिए, हस्तक्षेप से बचने के लिए इनपुट और आउटपुट वायरिंग से यथासंभव बचना चाहिए। दो सिग्नल लाइनों के समानांतर रूटिंग को जमीनी अलगाव होना चाहिए,और तारों के दो आसन्न परतों एक दूसरे के लिए संभव के रूप में लंबवत होना चाहिए. परजीवी युग्मन आसानी से समानांतर में हो सकता है। शक्ति और जमीन के तारों को दो परतों में अलग किया जाना चाहिए जहां तक संभव हो और एक दूसरे के लंबवत। लाइन चौड़ाई के संदर्भ में,डिजिटल सर्किट पीसीबी के लिए एक लूप के रूप में एक व्यापक ग्राउंड वायर का उपयोग एक ग्राउंड नेटवर्क बनाने के लिए किया जा सकता है (एनालॉग सर्किट इस तरह से इस्तेमाल नहीं किया जा सकता), और तांबे के एक बड़े क्षेत्र का उपयोग किया जाता है।

निम्नलिखित लेख में सूक्ष्म नियंत्रक नियंत्रण बोर्ड के पीसीबी डिजाइन में जिन सिद्धांतों और कुछ विवरणों पर ध्यान देने की आवश्यकता है, उनकी व्याख्या की गई है।

1. घटक लेआउट

घटकों के लेआउट के संदर्भ में, संबंधित घटकों को यथासंभव करीब रखा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, घड़ी जनरेटर, क्रिस्टल ऑसिलेटर,और सीपीयू के घड़ी इनपुट सभी शोर के लिए प्रवण हैं, और वे करीब रखा जाना चाहिए. उन उपकरणों है कि शोर के लिए प्रवण हैं, कम धारा सर्किट, उच्च धारा सर्किट स्विच सर्किट, आदि के लिए,उन्हें लॉजिक कंट्रोल सर्किट और स्टोरेज सर्किट (ROM) से दूर रखेंयदि संभव हो तो इन सर्किटों को सर्किट में बनाया जा सकता है। बोर्ड, यह विरोधी हस्तक्षेप के लिए अनुकूल है और सर्किट काम की विश्वसनीयता में सुधार करता है।

2. डिस्कॉप्टिंग कैपेसिटर

मुख्य घटकों जैसे कि ROM, RAM, और अन्य चिप्स के बगल में डिस्कॉउलिंग कैपेसिटर स्थापित करने का प्रयास करें। वास्तव में, मुद्रित सर्किट बोर्ड के निशान, पिन कनेक्शन और वायरिंग, आदि।बड़े प्रेरण प्रभाव हो सकते हैं. बड़े प्रेरण Vcc निशान पर गंभीर स्विचिंग शोर स्पाइक्स का कारण बन सकता है. Vcc निशान पर स्विचिंग शोर स्पाइक्स को रोकने का एकमात्र तरीका एक 0 रखना है।वीसीसी और पावर ग्राउंड के बीच 1 यूएफ इलेक्ट्रॉनिक डिकोपलिंग कैपेसिटरयदि सर्किट बोर्ड पर सतह माउंट घटकों का उपयोग किया जाता है, तो चिप कैपेसिटर का उपयोग सीधे घटकों के खिलाफ किया जा सकता है और वीसीसी पिन पर तय किया जा सकता है। सिरेमिक कैपेसिटर का उपयोग करना सबसे अच्छा है,क्योंकि इस प्रकार के कैपेसिटर में कम इलेक्ट्रोस्टैटिक हानि (ईएसएल) और उच्च आवृत्ति प्रतिबाधा होती है, और तापमान और समय के dielectric स्थिरता के संधारित्र भी बहुत अच्छा है. कोशिश न करें का उपयोग करने के लिए टैंटलम संधारित्र है, क्योंकि उनके प्रतिबाधा उच्च आवृत्तियों पर अधिक है.

डिस्कॉप्टिंग कैपेसिटर लगाने पर निम्नलिखित बिंदुओं पर ध्यान देंः

प्रिंटेड सर्किट बोर्ड के पावर इनपुट अंत में 100uF इलेक्ट्रोलाइटिक कंडेन्सर को कनेक्ट करें। यदि वॉल्यूम अनुमति देता है, तो एक बड़ा क्षमता बेहतर है।

सिद्धांत रूप में, प्रत्येक एकीकृत सर्किट चिप के बगल में एक 0.01uF सिरेमिक कैपेसिटर रखा जाना चाहिए। यदि सर्किट बोर्ड का अंतर फिट होने के लिए बहुत छोटा है,आप हर 10 चिप्स के लिए 1-10 टैंटलम संधारित्र रख सकते हैं.

कम हस्तक्षेप विरोधी क्षमता वाले घटकों और बंद होने पर विद्युत प्रवाह में बड़े बदलाव और रैम और रॉम जैसे भंडारण घटकों के लिए,एक decoupling capacitor बिजली लाइन (Vcc) और ग्राउंड लाइन के बीच जुड़ा होना चाहिए.

संधारित्र का नेतृत्व बहुत लंबा नहीं होना चाहिए, विशेष रूप से उच्च आवृत्ति बाईपास संधारित्र नेतृत्व नहीं ले सकता है।

3जमीनी तारों का डिजाइन

एकल चिप नियंत्रण प्रणाली में, कई प्रकार के ग्राउंड वायर्स हैं, जैसे कि सिस्टम ग्राउंड, शील्ड ग्राउंड, लॉजिक ग्राउंड, एनालॉग ग्राउंड आदि।ग्राउंड तारों के उचित लेआउट सर्किट बोर्ड के विरोधी हस्तक्षेप क्षमता निर्धारित करेगाजमीनी तारों और जमीनी बिंदुओं के डिजाइन के दौरान निम्नलिखित मुद्दों पर विचार किया जाना चाहिए:

तार्किक ग्राउंड और एनालॉग ग्राउंड अलग से वायर्ड किया जाना चाहिए और एक साथ इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है। संबंधित पावर ग्राउंड के साथ अपने संबंधित ग्राउंड केयर कनेक्ट करें।एनालॉग ग्राउंड वायर जितना संभव हो उतना मोटा होना चाहिए, और टर्मिनल के ग्राउंडिंग क्षेत्र को यथासंभव बड़ा किया जाना चाहिए।यह सबसे अच्छा है ऑप्टोकैपलर के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर सर्किट से इनपुट और आउटपुट एनालॉग संकेत अलग करने के लिए.

लॉजिक सर्किट के प्रिंटेड सर्किट बोर्ड को डिजाइन करते समय, ग्राउंड वायर को सर्किट की हस्तक्षेप विरोधी क्षमता में सुधार के लिए एक बंद लूप बनाना चाहिए।

ग्राउंड वायर जितना संभव हो उतना मोटा होना चाहिए। यदि ग्राउंड वायर बहुत पतला है, तो ग्राउंड वायर का प्रतिरोध बड़ा होगा, जिससे वर्तमान परिवर्तन के साथ ग्राउंड क्षमता बदल जाएगी,जिससे सिग्नल का स्तर अस्थिर हो, जिसके परिणामस्वरूप सर्किट की हस्तक्षेप विरोधी क्षमता में कमी आती है। जब वायरिंग स्थान अनुमति देता है, तो सुनिश्चित करें कि मुख्य ग्राउंड वायर की चौड़ाई कम से कम 2-3 मिमी है,और घटक पिन पर ग्राउंड तार के बारे में 1 होना चाहिए.5 मिमी.

ग्राउंडिंग बिंदु के चयन पर ध्यान दें जब सर्किट बोर्ड पर संकेत आवृत्ति 1MHz से कम है,क्योंकि वायरिंग और घटकों के बीच विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का बहुत कम प्रभाव पड़ता है, और ग्राउंडिंग सर्किट द्वारा गठित परिसंचरण में हस्तक्षेप पर अधिक प्रभाव पड़ता है, एक बिंदु ग्राउंडिंग का उपयोग करना आवश्यक है ताकि यह एक लूप न बन सके।जब सर्किट बोर्ड पर सिग्नल आवृत्ति 10MHz से अधिक है, पीसीबी के तारों के डिजाइन के स्पष्ट प्रेरण प्रभाव के कारण, ग्राउंड प्रतिबाधा बहुत बड़ी हो जाती है, और ग्राउंड सर्किट द्वारा गठित परिसंचारी धारा अब एक बड़ी समस्या नहीं है।अतः, बहु-बिंदु ग्राउंडिंग का उपयोग ग्राउंड प्रतिबाधा को कम करने के लिए किया जाना चाहिए।

4. अन्य

विद्युत लाइन के लेआउट के अलावा, ट्रैक की चौड़ाई को वर्तमान के आकार के अनुसार जितना संभव हो उतना मोटा होना चाहिए।विद्युत लाइन और ग्राउंड लाइन की रूटिंग दिशा डेटा लाइन के रूटिंग के अनुरूप होनी चाहिए. पीसीबी लेआउट डिजाइन में काम करें अंत में, सर्किट बोर्ड के नीचे को कवर करने के लिए ग्राउंड तारों का उपयोग करें जहां कोई निशान नहीं हैं।ये सभी विधियां सर्किट की हस्तक्षेप विरोधी क्षमता को बढ़ाने में मदद करती हैं.

प्रतिबाधा को कम करने के लिए डेटा लाइन की चौड़ाई यथासंभव चौड़ी होनी चाहिए। डेटा लाइन की चौड़ाई कम से कम 0.3 मिमी (12 मिलीमीटर) से कम नहीं है, और यह अधिक आदर्श है यदि 0.46 ~ 0.5 मिमी (18mil~20mil) का प्रयोग किया जाता है.

चूंकि सर्किट बोर्ड पर एक माध्यम छेद 10pF क्षमता प्रभाव के बारे में लाएगा, जो उच्च आवृत्ति सर्किट के लिए बहुत अधिक हस्तक्षेप पेश करेगा, इसलिए जब पीसीबी लेआउट डिजाइन,के माध्यम से छेद की संख्या यथासंभव कम किया जाना चाहिएइसके अतिरिक्त, बहुत अधिक वायस सर्किट बोर्ड की यांत्रिक शक्ति को भी कम कर देंगे।