Chi tiết về cách bố trí PCB cho vi điều khiển

Cập nhật : câu hỏi tiếp theo cho thấy tôi đảm nhận bố cục PCB kết quả.

Tôi đang đặt bảng đầu tiên của mình với một uC (Tôi đã có kinh nghiệm hợp lý trong việc sử dụng và lập trình các hệ thống nhúng, nhưng đây là lần đầu tiên tôi thực hiện bố trí PCB), STM32F103, đây sẽ là một bảng tín hiệu hỗn hợp sử dụng cả hai bộ xử lý tín hiệu nội bộ của STM và một số bộ xử lý tín hiệu bên ngoài thông qua SPI và tôi hơi bối rối về việc nối đất.

Câu trả lời cho những câu hỏi này:

• Mũ tách rời, bố trí PCB
• Đề xuất bố trí PCB Crystal cạnh tranh
• Bố trí tín hiệu hỗn hợp PCB cho PSoC

nói rõ rằng tôi nên có một mặt phẳng mặt đất cục bộ cho uC, được kết nối với mặt đất toàn cầu tại đúng một điểm và một mạng lưới điện cục bộ, kết nối với sức mạnh toàn cầu gần điểm đó. Vì vậy, đây là những gì tôi đang làm. Ngăn xếp 4 lớp của tôi là:

• mặt phẳng GND + tín hiệu cục bộ, uC, đó là mũ tách rời 100nF và tinh thể
• GND toàn cầu, không bị phá vỡ ngoại trừ vias. Theo các nguồn như Henry Ott , mặt phẳng mặt đất là không rõ ràng, với các phần kỹ thuật số và tương tự được tách biệt về mặt vật lý.
• công suất, một mặt phẳng 3,3V dưới IC, dấu vết dày cho các bộ xử lý bên ngoài 3,3V, dấu vết dày hơn để phân phối volt trong phần tương tự.$\pm15$
• mũ tín hiệu + 1uF mũ tách

Xa hơn trên bảng, các thành phần và tín hiệu tương tự nằm ở lớp trên cùng và dưới cùng.

Vì vậy, các câu hỏi:

1. Tôi nên phá vỡ mặt đất toàn cầu dưới uC, hay nó là tốt để có mặt phẳng đầy đủ dưới mặt đất địa phương?
2. Mặt phẳng năng lượng: Tôi dự định chỉ có một mặt phẳng năng lượng dưới uC và sử dụng vias để mang năng lượng đến các nắp tách rời và do đó uC ở lớp trên cùng, vì tôi thực sự không thể sử dụng nhiều ở nơi khác. Các bộ xử lý bên ngoài phải được phân phối sao, vì vậy tôi có các rãnh riêng cho chúng và phần còn lại của bo mạch là volt. Nghe có ổn không?$\pm15$
3. Tôi đang sử dụng cả ADC và DAC của uC và tạo ra điện áp tham chiếu trong phần tương tự của bo mạch, mà tôi mang đến chân Vref + của uC bằng một rãnh trên mặt phẳng nguồn. Tôi nên kết nối pin Vref ở đâu: mặt đất cục bộ, mặt đất toàn cầu hoặc tạo một rãnh riêng trên mặt phẳng điện kết nối nó với mặt đất toàn cầu trong phần tương tự, nơi mặt đất nên yên tĩnh? Có lẽ gần nơi điện áp tham chiếu được tạo ra? Lưu ý rằng trên STM32, Vref- khác với chân VSSA nối đất tương tự (mà tôi cho là đi đến mặt phẳng GND cục bộ?).

Bất kỳ ý kiến ​​khác về thiết kế ở đây tất nhiên cũng được chào đón!

Bạn không nhất thiết cần một máy bay mặt đất địa phương cho micro. Mặt đất cục bộ có thể là một ngôi sao với điểm trung tâm dưới micro, đó là nơi ngôi sao này được kết nối trở lại mặt đất chính, ví dụ.

Nếu bạn có ít nhất 4 lớp, thì có thể có ý nghĩa để dành một trong các lớp trong vùng lân cận ngay lập tức của vi mô cho mặt đất địa phương. Nếu điều này làm cho việc định tuyến quá khó hoặc đây là một bảng hai lớp, chỉ cần sử dụng cấu hình sao. Điểm chính là để giữ cho dòng điện tần số cao được rút ra bởi micro khỏi mặt phẳng chính. Nếu bạn không làm điều đó, bạn có ăng-ten vá trung tâm thay vì mặt phẳng mặt đất.

Vòng lặp từ pin micro, để bỏ qua nắp, đến pin micro ground không được vượt qua mặt phẳng đất chính. Đây là nơi các dòng điện tần số cao sẽ chạy. Kết nối pin mặt đất với mặt đất chính ở một nơi, nhưng không kết nối mặt đất của nắp bypass với mặt đất chính một cách riêng biệt. Mặt đất của nắp bypass phải có kết nối riêng trở lại chân tiếp đất của micro.

Các tín hiệu kỹ thuật số đi giữa micro và các bộ phận khác của bo mạch sẽ vẫn có diện tích vòng lặp nhỏ vì micro sẽ được kết nối với mặt đất chính gần với pin mặt đất của nó.

1. Không, bạn không nên. Và thoát khỏi cái gọi là "mặt đất địa phương". Bạn nghĩ gì đang xảy ra với tất cả các tín hiệu kỹ thuật số khi bạn thực hiện mặt bằng cục bộ này? Bạn sẽ tìm thấy câu trả lời trong bài viết của Henry Ott mà bạn đã liên kết, Hình 1.

   Chắc chắn, bạn có một kết nối giữa mặt đất cục bộ và mặt phẳng mặt đất, nhưng tất cả những gì bạn làm là tăng diện tích vòng lặp, về cơ bản biến các trạng thái của bạn thành các râu nhỏ.

2. Nghe được đấy.

3. Tài liệu tham khảo nói rằng V _REF- phải được kết nối với V _SSA , đến lượt nó phải được kết nối với V _SS . Tôi đề nghị bạn chỉ cần kết nối V _REF- trực tiếp với mặt đất và cố gắng giữ cho dòng điện kỹ thuật số tránh xa bằng cách sử dụng vị trí thông minh.

Đối với các đề xuất, nếu mũ 1uF là thành phần duy nhất bạn dự định đặt ở phía dưới, tôi khuyên bạn nên đặt chúng lên trên cùng. Khi bạn có các thành phần ở cả hai bên, nhà sản xuất phải chạy bảng qua lò hai lần hoặc hàn các thành phần bằng tay. Cả hai điều này sẽ làm tăng chi phí sản xuất.

Bạn có thể thấy câu trả lời này hữu ích.

Có một vài lần tôi sử dụng các mặt phẳng thực sự riêng biệt (các ứng dụng như vậy vẫn tồn tại), nhưng không phải cho một mạch như của bạn.

Vị trí cẩn thận của các thành phần và một chút suy nghĩ về sức mạnh / mặt đất sẽ giúp bạn đạt được một bố cục tốt.