Ayúdame a entender este esquema del circuito

1)
El terreno es donde todo comienza. Si tiene dos circuitos desconectados, los voltajes de un circuito no significan nada para el otro. Así que elige un voltaje de referencia en un circuito para conectarse a un punto similar en el otro circuito, y eso será casi siempre la conexión a tierra de ambos. Cuando hayas conectado, los +5 V de un circuito también se verán como +5 V en el otro circuito. La conexión a tierra del controlador necesita esa misma conexión para que el resto del circuito vea los niveles alto y bajo del controlador como alto y bajo también.

C4 es un condensador de desacoplamiento , y debe colocarse lo más cerca posible del Vcc del controlador y de los pines a tierra. Es un pequeño depósito de energía para cuando el controlador necesitaría picos de potencia muy cortos, lo que de lo contrario causaría ruido en el Vcc. Siempre use un condensador de desacoplamiento para cada IC en su circuito.

2)
No importa cómo los dibujes, el esquema muestra las conexiones eléctricas, y esas serán las mismas, sin embargo, las dibujarás. En este caso le da al esquema un aspecto más claro. Pero también indica que las conexiones a tierra de los condensadores deben estar muy juntas.

3)
C1 filtra el USB +5 V. Esto suele ser muy ruidoso, y C1 lo suaviza a un voltaje limpio. Además, al igual que C4, actúa como reservorio de energía. El USB +5 V puede provenir de unos pocos metros de distancia, y C1 cubrirá los cambios de corriente que son demasiado rápidos para la fuente de alimentación en el otro extremo del cable.

4) y 5)
La resistencia de pull-up indica al host la velocidad de transferencia que el microcontrolador puede manejar, aquí el controlador es un dispositivo de velocidad completa.

1. C4 es un condensador de desacoplamiento, elimina el ruido. Funciona sobre el ruido de alta frecuencia. Debes tener pequeñas tapas de desacoplamiento en todos los chips digitales, cerca de ellos. Consulte las hojas de datos de las partes para ver los valores sugeridos, a menudo de 0.1 uF a 0.01 uF.
2. Un esquema muestra conexiones. Todo lo que dice es que C2 y C3 están conectados a tierra. No dice si ese es uno o dos cables.
3. C1 también es un condensador de desacoplamiento. Funciona con ruido de baja frecuencia, por ejemplo, desde una fuente de alimentación. Complementa a C4. Debe tener este tipo de parte en todos los tableros, pero la ubicación no es crítica.

4 & 5. Que el pull-up es requerido por la especificación USB. Así es como la computadora / host sabe si es USB de baja velocidad o de velocidad completa. Si fuera la otra velocidad, el pull-up estaría en D +.

C2 y C3 son los condensadores que soportan tu cristal. Es bastante importante conectarlos lo más simétricamente posible, y lo más cercano a lo descrito en la hoja de datos de su microcontrolador (tanto en términos de diseño como del valor de la tapa para el cristal dado). De vez en cuando, si se desvía demasiado, el circuito de sincronización no funcionará. Al conectar ambas tapas al mismo punto de tierra, te estás ayudando a mantener las cosas simétricas. No dirija una de las tapas al suelo a través de un trazo largo y complicado y una a través de un trazo corto. Lo mismo ocurre con las conexiones en el otro lado de las tapas al microcontrolador. Algunos de mis viejos diseños realmente violaron esto y aún funcionaron, pero hacerlo bien es la mejor manera de hacerlo.

El hecho de que dos puntos estén "conectados" a través de un condensador, no significa que estén conectados como por un cable. Una forma útil de pensar en un condensador (como primera aproximación, ¡no evangelio!) Es como un cortocircuito (es decir, conexión directa) para señales de muy alta frecuencia y como un circuito abierto para señales de CC (es decir, constante). Esto significa que las perturbaciones de alta frecuencia pueden estar "cortocircuitadas" a tierra para deshacerse de ellas sin afectar los niveles de CC (y eso es lo que se entiende por "bypass").

Un poco más sobre los condensadores:

Tenemos C1 y C4 en paralelo debido al comportamiento diferente de esos condensadores a altas frecuencias. Como han dicho otros, los condensadores a altas frecuencias son cortos, pero eso es solo para los condensadores ideales. En la vida real, ese condensador también tiene cables que tienen inductancia y resistencia y también hay pérdidas internas en el condensador. Por esa razón, los condensadores a menudo tienen una resistencia en serie equivalente y una inductancia en serie equivalente como parámetros importantes.

Por lo general, los capacitores con mayor capacidad tienen mayores valores de ESR y ESL, lo que los hace menos adecuados para el uso de alta frecuencia. Por esa razón, es común usar varios condensadores en paralelo con diferentes valores. Cuando el circuito integrado cambia, necesita una gran cantidad de corriente por un corto tiempo. El condensador con capacidad más pequeña podrá responder rápidamente al cambio en el consumo. El inconveniente es que no tiene mucho poder para proporcionar al consumidor. El capacitor con mayor capacitancia (en este caso, C1) reacciona más lentamente que el capacitor más pequeño (C4), por lo que C4 está ahí para proporcionar energía hasta que llega la energía de C1.

Otra cosa que afecta la rapidez con la que un capacitor puede responder es la forma de los conductores a los que está conectado, ya que tienen su propia resistencia, inductancia y capacitancia. Es por eso que Scott escribió sobre la conexión simétrica, ya que en ese caso ambos condensadores tendrán los mismos efectos parásitos que los influencian.

Una cosa más que se ve comúnmente es tener un condensador de desacoplamiento cerca del conector de alimentación del dispositivo. La razón para eso es nuevamente los efectos parásitos pero esta vez del cable. El cable en sí tiene su propia resistencia, inductancia y capacitancia que, debido a eso, el cable no puede responder rápidamente a los cambios en el consumo de energía. Para resolver ese problema, colocamos un condensador justo en el punto donde el cable se conecta a la PCB. En este caso, C1 es tanto el condensador de desacoplamiento en el cable como el mayor condensador de desacoplamiento que funciona junto con C4.

En cuanto al lado de bucle vacío abierto de las cosas, bueno, así es como funcionan los condensadores de desacoplamiento en primer lugar. Una vez que el capacitor está conectado en paralelo con una fuente de voltaje, es cargado por la fuente y después de algún tiempo alcanza el voltaje de la fuente. Cuando tengamos un aumento repentino en el consumo de energía y una fuente no ideal, la carga del condensador saldrá y proporcionará energía al dispositivo y, al hacerlo, resistirá el cambio de voltaje durante algún tiempo. Los circuitos digitales tienen un gran consumo de energía solo por un corto tiempo, por lo que un capacitor relativamente pequeño podrá proporcionarle energía mientras se está conmutando. Eche un vistazo a esto simulación. La línea verde es la tensión en el condensador. Cuando hace clic en el interruptor y conecta al consumidor, verá cómo empieza a caer lentamente y cuando suelta el interruptor, verá cómo comienza a subir. Así es como funcionan los condensadores de desacoplamiento en general.