Detalles sobre el diseño de PCB para el microcontrolador

Navega tus respuestas
9

Actualización : la seguir La primera pregunta muestra mi opinión sobre el diseño de PCB resultante.

Estoy diseñando mi primera placa con un uC (Tengo una experiencia razonable en el uso y la programación de sistemas integrados, pero esta es la primera vez que hago el diseño de PCB), un STM32F103, este Será una tarjeta de señal mixta que utilizará tanto los DAC internos del STM como algunos DAC externos a través de SPI, y estoy un poco confundido acerca de la conexión a tierra.

Las respuestas a estas preguntas:

declare claramente que debería tener un plano de tierra local para la unidad de control de temperatura, conectado a la tierra global en exactamente un punto, y una red de energía local, conectada a la potencia global cerca de ese mismo punto. Así que esto es lo que estoy haciendo. Mi pila de 4 capas es entonces:

  • señales + plano GND local, uC, es tapas de desacoplamiento de 100 nF y el cristal
  • GND global, sin interrupciones, excepto para vias. De acuerdo con fuentes como Henry Ott , el plano de tierra no está dividido, con las secciones digital y analógica separadas físicamente.
  • potencia, un plano de 3.3V debajo del IC, trazas gruesas para los DAC externos de 3.3V, trazas más gruesas para distribuir los \ $ \ pm15 \ $ volts en la sección analógica.
  • señal + 1uF tapas de desacoplamiento

Más lejos en la placa, los componentes y señales analógicas están en las capas superior e inferior.

Entonces las preguntas:

  1. ¿Debo romper el terreno global bajo la uC, o es bueno tener el plano de tierra completo debajo del local?
  2. Plano de potencia: tengo la intención de tener un plano de potencia solo debajo de la unidad de control de temperatura y usar vías para llevar la potencia a las tapas de desacoplamiento y, por lo tanto, la unidad de control de temperatura en la capa superior, ya que realmente no puedo usar una mucho en otra parte. Los DAC externos deben tener una distribución en estrella, por lo que tengo pistas separadas para ellos, y el resto del tablero es \ $ \ pm15 \ $ volts. ¿Esto suena bien?
  3. Estoy usando tanto el ADC como el DAC de la uC, y estoy generando un voltaje de referencia en la sección analógica de la placa, que traigo al pin Vref + de la uC con una pista en el plano de potencia. ¿Dónde debo conectar Vref-pin: tierra local, tierra global, o hacer una pista separada en el plano de potencia que lo conecta a tierra global en la sección analógica, donde la tierra debe estar tranquila? Tal vez cerca de donde se genera la tensión de referencia? Tenga en cuenta que en el STM32, el Vref es distinto del pin analógico VSSA de tierra (que supongo que va al plano GND local).

¡Cualquier otro comentario sobre el diseño aquí también es bienvenido!

    
pregunta Timo

3 respuestas

2

No necesariamente necesitas un plano terrestre local para el micro. El terreno local puede ser una estrella con el punto central debajo del micro, que es donde esta estrella se conecta de nuevo al terreno principal, por ejemplo.

Si tiene al menos 4 capas, entonces puede tener sentido dedicar una de las capas en las inmediaciones del micro a un terreno local. Si esto dificulta el enrutamiento o si se trata de una placa de dos capas, solo use la configuración en estrella. El punto principal es mantener la corriente de potencia de alta frecuencia extraída por el micro fuera del plano de tierra principal. Si no lo hace, tiene una antena de parche central en lugar de un plano de tierra.

El bucle desde el pin de micro alimentación hasta la tapa de derivación y el micro pin de tierra no debe cruzar el plano de tierra principal. Aquí es donde se ejecutarán las corrientes de potencia de alta frecuencia. Conecte la clavija de tierra a la tierra principal en un lugar, pero no conecte el lado de tierra de la tapa de derivación a la tierra principal por separado. El lado de tierra de la tapa de derivación debe tener su propia conexión de nuevo al pin de tierra del micro.

Las señales digitales que van entre la micro y otras partes de la placa seguirán teniendo un área de bucle pequeña porque la micro estará conectada a tierra principal cerca de su pin de tierra.

    
respondido por el Olin Lathrop
5

  1. No, no deberías. Y deshacerse de los llamados "terrenos locales". ¿Qué crees que está sucediendo con todas las señales digitales cuando implementas este terreno local? Debe encontrar la respuesta en Artículo de Henry Ott que vinculó, Figura 1.

    Claro, usted tiene una conexión entre la tierra local y el plano de tierra, pero todo lo que hace es aumentar el área del bucle, esencialmente convirtiendo sus trances en pequeñas antenas.

  2. Eso suena bien.

  3. El manual de referencia dice que V REF- debe estar conectado a V SSA que a su vez debe estar conectado a V SS . Le sugiero que simplemente conecte el V REF- directamente a tierra e intente mantener las corrientes digitales fuera del camino utilizando una ubicación inteligente.

En cuanto a las sugerencias, si los límites de 1uF son los únicos componentes que planea colocar en la parte inferior, le recomiendo que los coloque en la parte superior. Cuando tiene componentes en ambos lados, el fabricante debe hacer pasar la tabla por el horno dos veces o soldar los componentes a mano. Ambos incrementarán el costo de fabricación.

    
respondido por el Armandas
2

Puede encontrar esta respuesta útil.

Muy pocas veces utilizo planos realmente separados (tales aplicaciones todavía existen), pero no para un circuito como el suyo.

La colocación cuidadosa de los componentes y un poco de reflexión sobre la potencia / tierra deberían ayudarlo a lograr un buen diseño.

    
respondido por el Peter Smith

Lea otras preguntas en las etiquetas

¿Qué son los FIT y cómo se utilizan en los cálculos de confiabilidad? ¿Cómo usar una fuente de alimentación ATX para mis propios experimentos?