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Layout della linea elettrica nella progettazione PCB
1. Layout del cavo di alimentazione:
1. secondo la dimensione corrente, cercare di allargare il cablaggio del cavo.
2. La direzione del cavo di alimentazione e del cavo di terra dovrebbe essere coerente con la direzione della trasmissione dei dati.
3. Un condensatore di disaccoppiamento di 10 ~ 100μF dovrebbe essere collegato all'estremità di ingresso di potenza della scheda stampata.
Due fili di massa:
1. La terra digitale è separata dalla terra analogica.
2. il filo di messa a terra dovrebbe essere il più spesso possibile, in modo che possa passare 3 volte la corrente ammissibile sul bordo stampato, e generalmente dovrebbe essere 2 ~ 3mm.
3. Nella progettazione del layout PCB, il filo di terra dovrebbe formare un ciclo infinito il più possibile, in modo da ridurre la differenza di potenziale del filo di terra.
Configurazione di tre condensatori di disaccoppiamento:
1. collegare un condensatore elettrolitico 10 ~ 100μF attraverso l'estremità di ingresso di potenza della scheda stampata, se può essere maggiore di 100μF, è meglio.
2. collegare un condensatore ceramico 0.01 ~ 0.1μF tra Vcc e GND di ogni chip integrato. Se lo spazio non è consentito, un condensatore di tantalio 1~10μF può essere configurato per ogni chip 4~10.
3. I dispositivi con debole capacità anti-rumore e grande cambiamento nella corrente di spegnimento, così come ROM e RAM, dovrebbero disaccoppiare indirettamente i condensatori tra Vcc e GND.
4. Abbinare un condensatore di disaccoppiamento 0.01μF sul terminale di reset "RESET" del microcontrollore.
5. I cavi dei condensatori di disaccoppiamento non dovrebbero essere troppo lunghi, specialmente i condensatori bypass ad alta frequenza.
Configurazione di quattro dispositivi:
1. I terminali di ingresso dell'orologio del generatore di orologio, dell'oscillatore di cristallo e della CPU dovrebbero essere il più vicino possibile e lontano da altri dispositivi a bassa frequenza.
2. Tenere piccoli circuiti di corrente e circuiti ad alta corrente lontano dai circuiti logici il più possibile.
3. La posizione e la direzione della scheda stampata nel telaio dovrebbero garantire che il dispositivo con una grande quantità di calore sia sulla parte superiore.
Cinque linee elettriche, linee AC e linee di segnale sono instradate separatamente
La linea elettrica e la linea CA dovrebbero essere posizionati su una scheda diversa dalla linea del segnale il più possibile, altrimenti dovrebbero essere instradati separatamente dalla linea del segnale.
Altri sei principi:
1. Aggiungere una resistenza pull-up di circa 10K al bus, che è favorevole ad anti-interferenza.
2. Durante il cablaggio, le linee di indirizzo dovrebbero essere il più lungo possibile e il più breve possibile.
3. Le linee su entrambi i lati del PCB dovrebbero essere disposte verticalmente per quanto possibile per evitare interferenze reciproche.
4. La dimensione del condensatore di disaccoppiamento è generalmente C=1/F e F è la frequenza di trasmissione dei dati.
5. I perni inutilizzati sono collegati a Vcc attraverso una resistenza pull-up (circa 10K), o collegati in parallelo con i perni utilizzati.
6. I componenti che generano calore (come resistenze ad alta potenza, ecc.) dovrebbero evitare componenti che sono facilmente influenzati dalla temperatura (come condensatori elettrolitici, ecc.).
7. L'uso della decodifica completa ha prestazioni anti-inceppamento più forti che decodifica linea.
Al fine di controllare l'interferenza dei dispositivi ad alta potenza sul circuito degli elementi digitali del microcontrollore e l'interferenza del circuito digitale sul circuito analogico, la terra digitale e la terra analogica dovrebbero essere collegati al punto di terra comune con un anello di strozzatura ad alta frequenza. Si tratta di un materiale magnetico ferrite cilindrico con diversi fori nella direzione assiale. Un filo di rame più spesso è passato attraverso i fori e avvolto intorno a uno o due giri. Questo tipo di dispositivo può essere considerato come impedenza zero per i segnali a bassa frequenza., L'interferenza ai segnali ad alta frequenza può essere considerata come un'induttanza. . (A causa della grande resistenza DC degli induttori, gli induttori non possono essere utilizzati come strozzatori ad alta frequenza).
Quando sono collegati cavi di segnale diversi dal circuito stampato, solitamente vengono utilizzati cavi schermati. Per i segnali ad alta frequenza e i segnali digitali, entrambe le estremità del cavo schermato dovrebbero essere messe a terra. Per i cavi schermati per segnali analogici a bassa frequenza, un'estremità dovrebbe essere messa a terra.
I circuiti che sono molto sensibili al rumore e alle interferenze o circuiti che sono particolarmente rumorosi ad alta frequenza dovrebbero essere schermati con un coperchio metallico. L'effetto della schermatura ferromagnetica sul rumore ad alta frequenza 500KHz non è evidente e l'effetto schermante del rame sottile è migliore. Quando si utilizzano viti per fissare lo scudo, prestare attenzione alla corrosione causata dalla differenza di potenziale causata dal contatto di materiali diversi
Sette condensatori di disaccoppiamento
Il condensatore di disaccoppiamento tra l'alimentazione del circuito integrato e la terra ha due funzioni: da un lato, è il condensatore di accumulo di energia del circuito integrato e, dall'altro, bypassa il rumore ad alta frequenza del dispositivo. Il valore tipico del condensatore di disaccoppiamento nei circuiti digitali è 0,1μF. Il valore tipico dell'induttanza distribuita di questo condensatore è 5μH. Il condensatore di disaccoppiamento 0.1μF ha un'induttanza distribuita di 5μH e la sua frequenza di risonanza parallela è di circa 7MHz. Vale a dire, ha un migliore effetto di disaccoppiamento per il rumore al di sotto dei 10 MHz e ha poco effetto sul rumore al di sopra dei 40 MHz.
Condensatori di 1μF e 10μF e la frequenza di risonanza parallela è superiore a 20MHz, l'effetto di rimuovere il rumore ad alta frequenza è migliore.
Ogni 10 pezzi di circuiti integrati devono aggiungere un condensatore di carica e scarica, o un condensatore di accumulo di energia, circa 10μF può essere selezionato. È meglio non utilizzare condensatori elettrolitici. I condensatori elettrolitici sono arrotolati con due strati di pellicola. Questa struttura arrotolata si comporta come induttanza alle alte frequenze. Utilizzare condensatori al tantalio o condensatori in policarbonato.
La selezione dei condensatori di disaccoppiamento non è critica. È possibile premere C=1/F, cioè 0.1μF per 10MHz e 0.01μF per 100MHz.
Durante la saldatura, i perni del condensatore di disaccoppiamento dovrebbero essere il più brevi possibile. I perni lunghi faranno sì che il condensatore di disaccoppiamento stesso si auto-risoni. Ad esempio, la frequenza autoresonante di un condensatore ceramico 1000pF con una lunghezza del perno di 6.3mm è di circa 35MHz e quando la lunghezza del perno è di 12.6mm, è 32MHz.
Otto esperienze nella riduzione del rumore e delle interferenze elettromagnetiche
Principi di progettazione anti-interferenza dei circuiti stampati
1. Una serie di resistenze può essere utilizzata per ridurre la velocità di salto dei bordi superiori e inferiori del circuito di controllo.
2. Cercate di rendere il potenziale intorno al circuito del segnale dell'orologio vicino a 0, cerchiate l'area dell'orologio con il cavo di terra e il cavo dell'orologio dovrebbe essere il più corto possibile.
4. Non lasciare il terminale di uscita del circuito gate che non è in uso. Il terminale di ingresso positivo dell'amplificatore operativo inutilizzato dovrebbe essere messo a terra e il terminale di ingresso negativo dovrebbe essere collegato al terminale di uscita.
5. Cercate di utilizzare una linea di piega 45° invece di una linea di piega 90°, cablaggio per ridurre l'emissione esterna e accoppiamento di segnali ad alta frequenza.
6. La linea dell'orologio perpendicolare alla linea I/O ha meno interferenze rispetto al parallelo alla linea I/O.
6. Il perno del componente deve essere il più corto possibile.
8. Non eseguire fili sotto il cristallo di quarzo o sotto componenti particolarmente sensibili al rumore.
9. Non formare un ciclo di corrente intorno al circuito di segnale debole e al filo di terra del circuito a bassa frequenza.
10. Quando necessario, aggiungere il choke ad alta frequenza della ferrite al circuito per separare il segnale, il rumore, il potere e la terra.
La fabbrica PCB provoca una capacità distribuita di 2pF ~ 10pF nei propri materiali di imballaggio; un connettore su un circuito stampato ha un'induttanza distribuita di 520μH; Una presa a circuito integrato a 24 pin dual-in-line introduce un'induttanza distribuita di 4μH ~ 18μH.
Quanto sopra è la distribuzione di progettazione della fabbrica PCB per il circuito.
