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單片機控制板的設計原則
作者: 发布于:2014/7/5 17:51:46 点击量:


 (1) 在元器件的布局方面,应该把相互有关的元件尽量放得靠近一些,例如,时钟发生器、晶振、CPU的时钟输入端都易产生噪声,在放置的时候应把它们靠近些。对于那些易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路开关电路等,应尽量使其远离单片机的逻辑控制电路和存储电路(ROM、RAM),如果可能的话,可以将这些电路另外制成电路板,这样有利于抗干扰,提高电路工作的可靠性。

(2) 尽量在关键元件,如ROM、RAM等芯片旁边安装去耦电容。实际上,印制电路板走线、引脚连线和接线等都可能含有较大的电感效应。大的电感可能会在Vcc走线上引起严重的开关噪声尖峰。防止Vcc走线上开关噪声尖峰的唯一方法,是在VCC与电源地之间安放一个0.1uF的电子去耦电容。如果电路板上使用的是表面贴装元件,可以用片状电容直接紧靠着元件,在Vcc引脚上固定。最好是使用瓷片电容,这是因为这种电容具有较低的静电损耗(ESL)和高频阻抗,另外这种电容温度和时间上的介质稳定性也很不错。尽量不要使用钽电容,因为在高频下它的阻抗较高。

在安放去耦電容時需要注意以下幾點:

·在印制電路板的電源輸入端跨接100uF左右的電解電容,如果體積允許的話,電容量大一些則更好。

·原則上每個集成電路芯片的旁邊都需要放置一個0.01uF的瓷片電容,如果電路板的空隙太小而放置不下時,可以每10個芯片左右放置一個1~10的钽電容。

· 对于抗干扰能力弱、关断时电流变化大的元件和RAM、ROM等存储元件,应该在电源线(Vcc)和地线之间接入去耦电容。

·電容的引線不要太長,特別是高頻旁路電容不能帶引線。

(3) 在单片机控制系统中,地线的种类有很多,有系统地、屏蔽地、逻辑地、模拟地等,地线是否布局合理,将决定电路板的抗干扰能力。在设计地线和接地点的时候,应该考虑以下问题:

·邏輯地和模擬地要分開布線,不能合用,將它們各自的地線分別與相應的電源地線相連。在設計時,模擬地線應盡量加粗,而且盡量加大引出端的接地面積。一般來講,對于輸入輸出的模擬信號,與單片機電路之間最好通過光耦進行隔離。

·在設計邏輯電路的印制電路版時,其地線應構成閉環形式,提高電路的抗幹擾能力。

·地線應盡量的粗。如果地線很細的話,則地線電阻將會較大,造成接地電位隨電流的變化而變化,致使信號電平不穩,導致電路的抗幹擾能力下降。在布線空間允許的情況下,要保證主要地線的寬度至少在2~3mm以上,元件引腳上的接地線應該在1.5mm左右。

·要注意接地點的選擇。當電路板上信號頻率低于1MHz時,由于布線和元件之間的電磁感應影響很小,而接地電路形成的環流對幹擾的影響較大,所以要采用一點接地,使其不形成回路。當電路板上信號頻率高于10MHz時,由于布線的電感效應明顯,地線阻抗變得很大,此時接地電路形成的環流就不再是主要的問題了。所以應采用多點接地,盡量降低地線阻抗。

·電源線的布置除了要根據電流的大小盡量加粗走線寬度外,在布線時還應使電源線、地線的走線方向與數據線的走線方身一致在布線工作的最後,用地線將電路板的底層沒有走線的地方鋪滿,這些方法都有助于增強電路的抗幹擾能力。

·數據線的寬度應盡可能地寬,以減小阻抗。數據線的寬度至少不小于0.3mm(12mil),如果采用0.46~0.5mm(18mil~20mil)則更爲理想。

·由于電路板的一個過孔會帶來大約10pF的電容效應,這對于高頻電路,將會引入太多的幹擾,所以在布線的時候,應盡可能地減少過孔的數量。再有,過多的過孔也會造成電路板的機械強度降低。



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