Nguyên tắc thiết kế PCB của bảng điều khiển microcomputer một chip

Quá trình thiết kế sơ đồ mạch có thể được chia thành ba bước: thiết kế sơ đồ mạch, tạo ra netlist và thiết kế bảng mạch in.Không có vấn đề đó là bố cục thiết bị trên bảng hoặc dây dẫn, vv, có những yêu cầu cụ thể.

Ví dụ: dây dẫn đầu vào và đầu ra nên được tránh càng nhiều càng tốt để tránh nhiễu.và hai lớp dây chuyền liền kề nên thẳng đứng với nhau càng tốt. Cáp ký sinh trùng có thể dễ dàng xảy ra song song. Các dây điện và dây đất nên được tách thành hai lớp càng xa càng tốt và thẳng đứng với nhau. Về chiều rộng đường dây,một dây nối đất rộng có thể được sử dụng như một vòng lặp cho PCB mạch kỹ thuật số để tạo thành một mạng lưới nối đất (đối với mạch tương tự không thể được sử dụng theo cách này), và một khu vực lớn của đồng được sử dụng.

Bài viết sau giải thích các nguyên tắc và một số chi tiết cần phải chú ý trong thiết kế PCB của bảng điều khiển vi điều khiển.

1. Định dạng thành phần

Về mặt bố trí các thành phần, các thành phần liên quan nên được đặt gần nhau nhất có thể.và đầu vào đồng hồ của CPU đều dễ bị ồnĐối với những thiết bị có xu hướng ồn, mạch điện thấp, mạch chuyển mạch điện cao, vv,giữ chúng ra khỏi mạch điều khiển logic và mạch lưu trữ (ROM), RAM) của bộ điều khiển vi mô càng nhiều càng tốt. Nếu có thể, các mạch này có thể được làm thành mạch.

2. Giải ly tụ điện

Cố gắng lắp đặt tụ ngắt kết nối bên cạnh các thành phần chính, chẳng hạn như ROM, RAM và các chip khác.có thể chứa các hiệu ứng cảm ứng lớnĐộng lực lớn có thể gây ra sự gia tăng tiếng ồn chuyển đổi nghiêm trọng trên đường Vcc. Cách duy nhất để ngăn chặn sự gia tăng tiếng ồn chuyển đổi trên đường Vcc là đặt một 0.1uF điện tử giải ly tụ giữa VCC và mặt đất điện. Nếu các thành phần gắn bề mặt được sử dụng trên bảng mạch, tụi chip có thể được sử dụng trực tiếp chống lại các thành phần và cố định trên chân Vcc. Tốt nhất là sử dụng tụi gốm,bởi vì loại tụ này có tổn thất điện tĩnh thấp hơn (ESL) và trở kháng tần số cao, và nhiệt độ và thời gian của sự ổn định dielectric của tụ điện cũng rất tốt.

Chú ý đến các điểm sau đây khi đặt tụ điện tách:

Kết nối một chất điện phân 100uF qua đầu đầu vào năng lượng của bảng mạch in. Nếu thể tích cho phép, một công suất lớn hơn là tốt hơn.

Về nguyên tắc, một chất điện gốm 0.01uF cần phải được đặt bên cạnh mỗi chip mạch tích hợp.bạn có thể đặt một 1-10 tantali tụ điện cho mỗi 10 chip.

Đối với các thành phần có khả năng chống nhiễu yếu và thay đổi dòng lớn khi tắt, và các thành phần lưu trữ như RAM và ROM,một tụ điện tách nên được kết nối giữa đường dây điện (Vcc) và đường dây mặt đất.

Chất dẫn của tụ không nên quá dài, đặc biệt là tụ bypass tần số cao không thể lấy chì.

3Thiết kế dây đất

Trong hệ thống điều khiển một con chip, có nhiều loại dây nối đất, chẳng hạn như nối đất hệ thống, nối đất lá chắn, nối đất logic, nối đất tương tự, v.v.Các bố trí hợp lý của các dây đất sẽ xác định khả năng chống nhiễu của bảng mạchKhi thiết kế dây nối đất và các điểm nối đất, các vấn đề sau đây nên được xem xét:

Đường dây nối đất logic và đường dây nối đất tương tự nên được dây riêng biệt và không thể được sử dụng cùng nhau.dây nối đất tương tự nên dày nhất có thể, và khu vực đặt đất của nhà ga nên được mở rộng càng nhiều càng tốt.nó là tốt nhất để cô lập các tín hiệu đầu vào và đầu ra tương tự từ mạch vi điều khiển thông qua optocouplers.

Khi thiết kế bảng mạch in của mạch logic, dây nối đất nên tạo thành một vòng kín để cải thiện khả năng chống can thiệp của mạch.

Sợi dây đất nên dày nhất có thể. Nếu dây đất rất mỏng, sức đề kháng của dây đất sẽ lớn, khiến tiềm năng đất thay đổi với sự thay đổi hiện tại,gây ra mức tín hiệu không ổn định, dẫn đến giảm khả năng chống nhiễu của mạch. Khi không gian dây dẫn cho phép, đảm bảo rằng chiều rộng của dây đất chính là ít nhất 2-3mm,và dây đất trên chân thành phần nên khoảng 1.5mm.

Hãy chú ý đến sự lựa chọn điểm nối đất.bởi vì cảm ứng điện từ giữa dây dẫn và các thành phần có ít ảnh hưởng, và lưu thông được hình thành bởi mạch nối đất có ảnh hưởng lớn hơn đến sự can thiệp, cần phải sử dụng một điểm nối đất để nó không hình thành một vòng lặp.Khi tần số tín hiệu trên bảng mạch cao hơn 10MHz, do hiệu ứng cảm ứng rõ ràng của thiết kế dây điện PCB, trở ngại mặt đất trở nên rất lớn và dòng lưu thông được hình thành bởi mạch mặt đất không còn là một vấn đề lớn.Do đó, nên sử dụng nối đất nhiều điểm để giảm thiểu trở ngại mặt đất.

4Các loại khác

· Ngoài bố trí của đường dây điện, chiều rộng của đường dẫn phải dày nhất có thể theo kích thước của dòng điện.hướng định tuyến của đường dây điện và đường dây mặt đất phải phù hợp với định tuyến của đường dây dữ liệu. Làm việc trong thiết kế bố trí PCB Cuối cùng, sử dụng dây đất để bao phủ phần dưới của bảng mạch mà không có dấu vết.Những phương pháp này tất cả giúp tăng cường khả năng chống can thiệp của mạch.

Độ rộng của đường truyền dữ liệu nên rộng nhất có thể để giảm trở ngại.5mm (18mil ~ 20mil) được sử dụng.

Vì một lỗ thông qua trên bảng mạch sẽ mang lại hiệu ứng điện dung 10pF, sẽ giới thiệu quá nhiều nhiễu cho mạch tần số cao, vì vậy khi thiết kế bố trí PCB,số lượng lỗ qua đường nên được giảm càng nhiều càng tốtHơn nữa, quá nhiều vias cũng sẽ làm giảm sức mạnh cơ học của bảng mạch.