單片機(jī)控制板PCB設(shè)計(jì)原理

電路板設(shè)計(jì)的基本過程可以分為三個(gè)步驟：電路原理圖的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)表的生成、印刷電路板的設(shè)計(jì)。無論是板上的器件布局還是布線，都有特定的要求。

例如，輸入和輸出接線不應(yīng)平行，以避免干擾。如果兩條信號(hào)線并行走線，則應(yīng)通過地線隔離。相鄰兩層應(yīng)盡可能相互垂直。寄生耦合很可能并聯(lián)發(fā)生。 電源線和地線應(yīng)盡可能分為兩層，相互垂直。線寬方面，可以用較寬的地線作為數(shù)字電路PCB的回路，形成地網(wǎng)格（模擬電路不能這樣用），可以鋪大面積的銅。下面百能小編為大家講解一下單片機(jī)控制板PCB設(shè)計(jì)的原理以及需要注意的一些細(xì)節(jié)。

組件布局在組件布局方面，相關(guān)組件應(yīng)盡可能靠近放置。例如，時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時(shí)鐘輸入端容易產(chǎn)生噪聲，因此應(yīng)放置得較近。對(duì)于那些容易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開關(guān)電路等，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離單片機(jī)的邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路（ROM、RAM）。如果可能的話，可以將這些電路單獨(dú)制作成電路板，這樣有利于抗干擾，提高電路的可靠性。

去耦電容應(yīng)安裝在關(guān)鍵器件附近，如ROM、RAM等芯片。 事實(shí)上，印刷電路板的布線、引腳布線和布線都可能產(chǎn)生較大的電感效應(yīng)。大電感可能會(huì)導(dǎo)致 Vcc 接線上產(chǎn)生嚴(yán)重的開關(guān)噪聲尖峰。防止 Vcc 布線上出現(xiàn)開關(guān)噪聲尖峰的唯一方法是在 VCC 和電源接地之間放置一個(gè) 0.1uF 電子去耦電容器。 如果電路板上使用表面貼裝元件，可以使用貼片電容直接靠在元件上，固定在Vcc引腳上。 最好使用陶瓷片式電容器，因?yàn)樗哂械挽o電損耗 (ESL) 和高頻阻抗。 另外，這種電容器在溫度和時(shí)間上的介電穩(wěn)定性也非常好。 鉭電容盡量不要使用，因?yàn)楦哳l時(shí)阻抗較高。

放置去耦電容時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

在印刷電路板的電源輸入端連接一個(gè)約100uF的電解電容。 如果體積允許的話，電容最好大一些。

原則上每個(gè)集成電路芯片旁邊應(yīng)放置一個(gè)0.01uF的陶瓷貼片電容。如果電路板間隙太小無法放置，可每10個(gè)芯片左右放置1-10個(gè)鉭電容。

對(duì)于抗干擾能力較弱、關(guān)斷時(shí)電流變化較大的器件、RAM、ROM等存儲(chǔ)器件，電源線（Vcc）與地線之間應(yīng)接去耦電容嗎？ 電容器的引線不能太長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容器不能有引線。

地線設(shè)計(jì)在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，地線的種類有很多種，如系統(tǒng)地、屏蔽地、邏輯地、模擬地等。地線布置是否合理，將決定抗干擾能力。 電路板的抗干擾能力。 設(shè)計(jì)接地線和接地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮以下問題：

邏輯地和模擬地應(yīng)分開接線，不能混用。 將各自的地線分別連接到相應(yīng)的電源地線上。設(shè)計(jì)時(shí)，模擬地線應(yīng)盡可能加粗，并盡可能增大引出端接地面積。 一般來說，通過光耦將輸入輸出模擬信號(hào)與單片機(jī)電路隔離比較好。

在設(shè)計(jì)邏輯電路印制電路板時(shí)，其地線應(yīng)形成閉環(huán)形式，以提高電路的抗干擾能力。

接地線應(yīng)盡可能粗。如果地線很細(xì)，地線的電阻就會(huì)很大，導(dǎo)致地電位隨著電流的變化而變化，導(dǎo)致信號(hào)電平不穩(wěn)定，降低電路的抗干擾能力。如果布線空間允許，主地線的寬度至少應(yīng)為2-3mm，元件引腳上的地線應(yīng)為1.5mm左右。

注意接地點(diǎn)的選擇。當(dāng)電路板上的信號(hào)頻率低于1MHz時(shí)，由于布線和元件之間的電磁感應(yīng)影響不大，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大，因此應(yīng)采用一點(diǎn)接地。防止其形成循環(huán)。當(dāng)電路板上的信號(hào)頻率高于10MHz時(shí)，由于PCB布線設(shè)計(jì)的明顯電感效應(yīng)，地線阻抗變大，接地電路形成的環(huán)流不再是主要問題。因此，應(yīng)采用多點(diǎn)接地，盡量減小地線阻抗。

對(duì)于其他電源線的布局，PCB布線設(shè)計(jì)時(shí)除了根據(jù)電流大小盡可能加寬布線寬度外，電源線、地線的布線方向應(yīng)與數(shù)據(jù)線的布線方向保持一致。PCB布線設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，應(yīng)在電路板底層沒有布線的地方鋪上地線。這些方法都有助于增強(qiáng)電路的抗干擾能力。

數(shù)據(jù)線的寬度應(yīng)盡可能寬，以降低阻抗。數(shù)據(jù)線的寬度至少不應(yīng)小于0.3mm（12mil）。如果使用0.46~0.5mm（18mil~20mil）則更為理想。

由于電路板的一個(gè)過孔會(huì)帶來10pF左右的電容效應(yīng)，會(huì)對(duì)高頻電路引入過多的干擾，因此在PCB布線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能減少過孔的數(shù)量。而且，過多的過孔也會(huì)降低電路板的機(jī)械強(qiáng)度。