HT32系列单片机晶振ADC设计的注意事项及PCB布局指引

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PCB设计原则与注意事项

PCB设计原则与注意事项

PCB设计原则与注意事项PCB(Printed Circuit Board)是电子产品的核心组成部分,它将各种电子元器件连接在一起,并提供电气连接、机械支持和热管理等功能。

PCB设计的质量直接影响了电子产品的性能和可靠性。

在进行PCB设计时,有一些原则和注意事项需要遵循。

下面是一些常用的PCB设计原则与注意事项。

一、电源与地的布局1.分离模拟和数字电源。

2.为模拟和数字电源提供合适的电容滤波和电源稳压电路。

3.在PCB设计中保持电源和地的追踪线短且宽以降低电阻和电感对电源和地的影响。

二、信号线与地的布局1.保持信号线与地的追踪线短且宽以降低串扰和信号损耗。

2.避免信号线和电源或地平面平行追踪,以减少串扰。

3.使用适当的屏蔽和过滤来减小高频信号的干扰和噪声。

三、板层划分与分层布局1.根据电路复杂度和信号分布合理划分PCB的层数。

2.分层布局中应该将不同类型的信号线分离开来,防止干扰。

3.分层布局中应该为大功率和高频信号提供独立的地平面层,减小信号损耗和串扰。

四、信号完整性与匹配1.确保差分线对长度匹配,以提高信号传输速率和抗干扰能力。

2.为高速信号提供合适的阻抗匹配,并避免信号反射和回波。

3.保持信号线对地板的距离一致,避免信号差异引起的串扰和耦合。

五、敏感器件与干扰的处理1.将敏感器件与干扰源保持适当的距离,以减少干扰。

2.使用合适的屏蔽和过滤器来降低干扰。

六、散热与热管理1.合理放置散热元件,如散热片和散热器,以保持元件工作温度在可接受范围内。

2.通过合理布局元件和散热结构来提高热传导效果和散热效果。

七、元件布局与布线规划1.元件之间应保持足够的间距,以方便布线和维护。

2.按照信号流向和信号层次划分布线区域,并避免交叉布线引起的串扰。

八、可靠性与测试1.在PCB设计中考虑元件的可靠性和备用设计,以提高产品的可靠性。

2.在PCB设计中加入测试点和测试电路,以方便功能测试和故障检测。

3.选择合适的焊盘和组装工艺来提高焊接质量和可靠性。

晶振安装注意事项

晶振安装注意事项

晶振安装注意事项晶振安装注意事项晶振的分类按贴装方式分:(1).直插封装-DIP (2).贴片封装-SMD修改弯曲导脚的方法:(1) 要修改弯曲的导脚时,以及要取出晶振等情况下不能强制拔出导脚,如果强制地拔出导脚,会引起玻璃的破裂,而导致壳内真空浓度的下降,有可能促使晶振特性的恶化以及晶振芯片的破损。

(2) 要修改弯曲的导脚时,要压住外壳基侧的导脚,且从上下方压住弯曲的部位,再进行修改。

弯曲导脚的方法:(1) 将导脚弯曲之后并进行焊接时,导脚上要留下离外壳0.5mm 的直线部位。

如果不留出导脚的直线部位而将导脚弯曲,有可能导致玻璃的破碎。

(2) 在导脚焊接完毕之后再将导脚弯曲时,务必请留出大于外壳直径长度的空闲部分如果直接在外壳部位焊接,会导致壳内真空浓度的下降,使晶振特性恶化以及晶振芯片的破损。

应注意将晶振平放时,不要使之与导脚相碰撞,请放长从外壳部位到线路板为止的导脚长度 (L) ,并使之大于外壳的直径长度(D)。

直插式晶振焊接方法:焊接部位仅局限于导脚离开玻璃纤部位 1.0mm 以上的部位,并且请不要对外壳进行焊接。

另外,如果利用高温或长时间对导脚部位进行加热,会导致晶振特性的恶化以及晶振的破损。

因此,请注意对导脚部位的加热温度要控制在300°C 以下,且加热时间要控制在5秒以内 (外壳的部位的加热温度要控制在150°C 以下)。

SMD型晶振焊接方法:(1) 回流的温度条件。

SMD晶振的焊接条件示例(260°C 峰值: 无铅产品)关于冲洗清洁音叉型晶振由于采用小型、薄型的晶振芯片,以及相对而言频率与超音波清洁器相近,所以会由于共振而容易受到破坏,因此请不要用超音波清洁器来冲洗晶振。

关于机械性冲击:(1) 从设计角度而言,即使石英晶振从高度75cm处落到硬质木板上三次,按照设计不会发生什么问题,但因落下时的不同条件而异,有可能导致石英芯片的破损。

在使之落下或对它施加冲击之时,在使用之前,建议确认一下振荡检查等的条件。

PCB设计原则与注意事项

PCB设计原则与注意事项

PCB设计原则与注意事项一、PCB设计原则:1.尽量缩短信号线长度:信号线越短,抗干扰能力越强,同时可以降低信号传输的延迟,提高信号传输速率。

因此,在进行PCB布局时,应尽量缩短信号线的长度。

2.保持信号完整性:在高速信号传输时,需要考虑信号的传输带宽、阻抗匹配等问题,以减少信号损耗和反射。

应尽量避免信号线的突变和长距离平行走线,采用较大的走线宽度和间距,以降低串扰和母线阻抗不匹配等问题。

3.合理划分电源与地线:电源和地线是PCB设计中的关键因素。

一方面,为了降低电源线和信号线之间的干扰,应将它们相互分隔,避免交叉走线。

另一方面,为了保持电源和地线的低阻抗,应采用够粗的金属层和走线宽度,并合理布局电源与地线。

4.规避高频干扰:高频信号很容易产生干扰,可通过以下方法来规避:(1)合理布局和分配信号线与地线,尽量减少信号走线的面积。

(2)在PCB板上增加电源和信号屏蔽,尽量避开信号线和输入/输出端口。

(3)采用地面屏蔽和绕线封装,以减少漏磁和辐射。

5.考虑散热问题:在进行高功耗电路的设计时,应合理布局散热元件,以保证其有效散热。

尽量将散热元件如散热片与大地层紧密接触,并增加足够的散热通道,以提高散热效果。

此外,还应根据安装环境和工作条件,选择合适的散热材料和散热方式。

6.设计可靠性:设计时应考虑PCB板的可靠性,包括电路连接的牢固性、电子元件的固定可靠性和抗振性、PCB板的抗冲击性等。

为了保证可靠性,应合理布局和固定电子元件,并留足够的可靠连接头用于焊接,避免对电子元件造成损害。

二、PCB设计注意事项:1.保持走线的一致性:尽量保持走线的宽度、间距和走向一致,以提高走线的美观性和可维护性。

2.合理分配电源与地线:根据电路的要求,合理分配电源和地线,避免电源过于集中或不均匀,以减少电源线的压降和供电不稳定等问题。

3.考虑EMC问题:电磁兼容性(EMC)是一个重要的问题,应根据产品的要求,选用合适的屏蔽和过滤技术,以降低电磁干扰或受到的干扰。

高速ADC_PCB布局布线技巧

高速ADC_PCB布局布线技巧

高速ADC-PCB布局布线技巧在高速模拟信号链设计中,印刷电路板(PCB)布局布线需要考虑许多选项,有些选项比其它选项更重要,有些选项则取决于应用。

最终的答案各不相同,但在所有情况下,设计工程师都应尽量消除最佳做法的误差,而不要过分计较布局布线的每一个细节。

这里分享一篇ADI资深系统应用工程师Rob Reeder写的一篇文章《高速ADC PCB布局布线技巧》。

Rob Reeder写的文章深入浅出,相信这篇文章对大家的高速设计项目会有所帮助。

裸露焊盘裸露焊盘(EPAD)有时会被忽视,但它对充分发挥信号链的性能以及器件充分散热非常重要。

裸露焊盘,ADI公司称之为引脚0,是目前大多数器件下方的焊盘。

它是一个重要的连接,芯片的所有内部接地都是通过它连接到器件下方的中心点。

不知您是否注意到,目前许多转换器和放大器中缺少接地引脚,原因就在于裸露焊盘。

关键是将此引脚妥善固定(即焊接)至PCB,实现牢靠的电气和热连接。

如果此连接不牢固,就会发生混乱,换言之,设计可能无效。

实现最佳连接利用裸露焊盘实现最佳电气和热连接有三个步骤。

首先,在可能的情况下,应在各PCB层上复制裸露焊盘,这样做的目的是为了与所有接地和接地层形成密集的热连接,从而快速散热。

此步骤与高功耗器件及具有高通道数的应用相关。

在电气方面,这将为所有接地层提供良好的等电位连接。

甚至可以在底层复制裸露焊盘(见图1),它可以用作去耦散热接地点和安装底侧散热器的地方。

(注:即在PCB底层阻焊开窗露铜,让散热铜皮直接与空气接触,能够更好地散热)其次,将裸露焊盘分割成多个相同的部分,如同棋盘。

在打开的裸露焊盘上使用丝网交叉格栅,或使用阻焊层。

此步骤可以确保器件与PCB之间的稳固连接。

在回流焊组装过程中,无法决定焊膏如何流动并最终连接器件与PCB。

连接可能存在,但分布不均。

可能只得到一个连接,并且连接很小,或者更糟糕,位于拐角处。

将裸露焊盘分割为较小的部分可以确保各个区域都有一个连接点,实现更牢靠、均匀连接的裸露焊盘(见图2和图3)。

晶振电路设计方案及建议

晶振电路设计方案及建议

晶振电路设计方案及建议本文将讨论晶振电路设计方案,并解释一下电路中的各个元器件的具体作用,并且在元器件数值的选择上提供指导。

最后,就消除晶振不稳定和起振问题,最后文章还会给出一些建议措施。

一晶振的等效电气特性1. 概念[1] 晶片,石英晶体或晶体、晶振、石英晶体谐振器,从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片。

[2] 晶体振荡器,在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。

2. 晶振等效电路图1. 晶振的等效电路图1展示了晶振等效的电路。

R是ESR串联等效阻抗,L和C分别是晶振等效电感和等效电容。

Cp是晶振的伴身电容,其极性取决于晶振的极性。

图2是晶振的电抗频谱线。

图2. 晶振的电抗频谱线根据图 2,当晶振工作在串联谐振状态下时,电路就似一个纯电阻电路,感抗等于容抗(XL=XC)。

串联谐振的频率为:当晶振工作在并联谐振模式时,晶振表现为感性。

该模式的工作频率由晶振的负载决定。

对于并联谐振状态的晶振,晶振制造商应该指定负载电容CL。

在这种模式下,振动频率由下式给出在并联谐振模式下,电抗线中fs到fa的斜线区域内,通过调整晶振的负载,如图2,晶振都可以振荡起来。

二晶振电路的设计图3所示为推荐的晶振振荡电路图。

这样的组成可以使晶振处于并联谐振模式。

反相器在芯片内体现为一个AB型放大器,它将输入的电量相移大约180°后输出;并且由晶振,R1,C1和C2组成的π型网络产生另外180°的相移。

所以整个环路的相移为360°。

这满足了保持振荡的一个条件。

其它的条件,比如正确起振和保持振荡,则要求闭环增益应≥1。

图3. 晶振振荡器设计电路反相器附近的电阻Rf产生负反馈,它将反相器设定在中间补偿区附近,使反相器工作在高增益线性区域。

电阻值很高,范围通常在500KΩ ~2MΩ内。

图示的C1,C2就是为晶振工作在并联谐振状态下得到加载电容CL的电容。

关于最优的加载电容CL的计算公式为:这里CS是PCB的漂移电容(stray capacitance),用于计算目的时,典型值为5pf。

pcb设计需要知道的16个原则-

pcb设计需要知道的16个原则-

pcb设计需要知道的16个原则-PCB设计需要遵循的原则有很多,以下是其中一些关键的原则:布局:应充分遵守沿信号流向直线放置的设计原则,尽量避免来回环绕。

走线:走线应尽可能少拐弯,力求线条简单明了。

布线条宽和线条间距要适中。

元件排列:元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

接口设计:在PCB板上,接口电路的滤波、防护以及隔离器件应靠近接口放置。

如果接口处既有滤波又有防护电路,应遵从先防护后滤波的原则。

电源和地:对于多层板,关键布线层(如时钟线、总线、接口信号线等)应与完整地平面相邻,优选两地平面之间。

电源平面应相对于其相邻地平面内缩5H-20H(H为电源和地平面的距离)。

晶振和时钟:晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件应远离单板接口连接器。

时钟、总线、射频线等关键信号走线和其他同层平行走线应满足3W原则。

如果PCB时钟频率超过5MHZ或信号上升时间小于5ns,一般需要使用多层板设计。

分层设计:在分层设计时,应尽量避免布线层相邻的设置。

敏感电路或器件:敏感电路或器件(如复位电路、WATC HDOG电路等)应远离单板各边缘特别是单板接口侧边缘。

进出线端:进出线端尽可能集中在1至2个侧面,不要太过离散。

管脚排列:PCB设计布线图时要注意管脚排列顺序,组件脚间距要合理。

机械强度:位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。

电路板的最佳形状为矩形,长宽比为3:2或4:3。

如果电路板面尺寸大于200x150mm,应考虑电路板所受的机械强度。

直角或锐角走线:PCB走线不能有直角或锐角走线,以减小平行走线之间的串扰。

考虑分布参数:在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数,一般电路应尽可能使元器件平行排列。

装焊:元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,美观且装焊容易,易于批量生产。

测试和维护:PCB设计时应力求走线合理,少用外接跨线,并按一定顺序要求走线,力求直观,便于安装和检修。

ADC 的布局小贴士

ADC 的布局小贴士

ADC 的布局小贴士
高速和高性能ADC 对于布局是很敏感的,而优良的PCB 布局对于实现正确的运作是不可或缺的。

以下诸点是有助实现最优性能的布局小贴士:
1. 必须使用具有一个完整接地平面的印刷电路板。

对于高分辨率或高速A/D 转换器,建议不要采用绕接板。

2. 印刷电路板(PCB) 的布局应确保数字信号线与模拟信号线尽可能地分开。

特别地,应谨慎地避免沿着模拟信号线或在ADC 的下方排布任何数字时钟或信号。

3. 利用接地来屏蔽模拟输入走线以最大限度地抑制来自其他走线的耦合。

4. 只要可能,应在模拟输入的周围采用一种对称布局以尽量减轻寄生元件的影响。

信号源与ADC 地之间的任何电位差都将表现为一个与输入信号相串联的误差电压。

5. 使走线尽可能保持简短。

6. 把电源旁路电容器布设在尽可能靠近电源引脚的地方。

使用简短的容性引线。

为每个旁路电容器采用一根低阻抗公共回线对于实现低噪声ADC 运作是必不可少的。

用于这些回线的铜箔应当尽可能地宽阔。

7. 如果适用,则把旁路电容器布设在尽可能靠近基准和基准缓冲器引脚之处。

8. 尽可能地降低接地通路阻抗。

9. 使用分离的模拟和数字接地平面或许是有益的。

如果是这样,可把这两个接地平面一起连接在电源接地线上。

10. 把数字输出锁存器和ADC 采样时钟的回线连接至数字接地平面。

凌力尔特为我们的高速流水线ADC 和高性能SAR ADC 提供了许多的演示。

PCB设计规则和注意事项

PCB设计规则和注意事项

PCB设计规则和注意事项①驱动电阻的线应该靠近Mosfet,脉冲电流取样电阻应该靠近UC3844的引脚,线短而粗;②输入端的阻抗比较高,很容易受到干扰;输出端的阻抗比较小。

与光耦、TL431、芯片引脚相连的电阻和电容一定要靠近相对应的引脚;③电压、电流采样等信号线应该远离功率线且不能够平行;信号线应该集中,密集,减少布线、布板的面积来提高抗干扰的能力;减少包围面积。

比如:电流信号的采样线、来自光耦的信号采样线;④多个IC等供电,Vcc、地线注意。

并联单点接地,互不干扰。

串联多点接地,相互干扰。

⑤脉冲电流流过的区域远离输入、输出端子,使噪声源和输入、输出口分离。

⑥控制回路与功率回路分开,采用单点接地方式。

抗干扰方面的要求:1、尽可能缩短高频元器件之间连线,设法减少它们的分布参数和相互间电磁干扰,易受干扰的元器件不能和强干扰器件相互挨得太近,输入输出元件尽量远离。

2.要按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。

3.以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局,元器件应均匀整齐,紧凑地排列在PCB上,尽量减小和缩短各元件之间的连接引线。

4.在高频下工作要考虑元器件的分布参数,一般电路应尽可能使元器件平行排列。

布线的原则:1、输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行,以免发生反馈藕合。

2、走线的宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。

当铜箔厚度为50μm,宽度为1mm时,流过1A的电流,温升不会高于3℃,以此推算2盎司(75μm)厚的铜箔,1mm宽可流通1.5A电流,温升不会高于3℃。

3、ROUTE线拐弯处一般取圆弧形,而直角、锐角在高频电路中会影响电气性能。

4、尽量避免使用大面积铺铜箔,否则,长时间受热时,易发生铜箔膨胀和脱落现象,必须用大面积铜箔时,最好用栅格状,这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

5、元件焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些,焊盘太大易形成虚焊,焊盘外径D一般不少于(d+1.2)mm,d为引线孔径,对高密度的数字电路,焊盘最小直径可取(d+1.0)mm,孔径大于2.5mm的焊盘适当加大。

PCB设计指引

PCB设计指引

PCB设计指引随着电子技术的不断发展,Printed Circuit Board(PCB)作为一个重要的电子元器件,在各种电子产品中得到了广泛应用,而良好的PCB设计可以极大地提高整个电子产品的稳定性和可靠性。

为了帮助读者更好地了解PCB设计的相关要点和注意事项,本文将为大家介绍一些PCB设计的指引。

一、PCB布局设计:1. 引脚排列要合理。

不同芯片的引脚排列有不同的标准,需参照芯片的datasheet进行布局。

2. 容积较大的元器件尽量放在边角处,以节省PCB面积。

3. 信号线和电源线要分离并尽量避开高频电路及其主要元器件,以避免互相干扰。

4. PCB上的各个元件布局,要符合电路信号流向,使信号在整个PCB上的传输更为顺畅。

二、PCB电路设计:1. 调试PCB电路前,先检查原理图的正确性,再检查PCB 导入原理图后的正确性。

2. 电子元件的数量要尽可能的减少,布局要合理。

3. 电路中尽量避免出现交叉电流的现象,以减少EMI(电磁干扰)。

4. 为了电路的卡电性能,要留出足够的检修空间,以便更换元器件或排除故障。

三、PCB制板设计:1. PCB制板时,要注意设计各电路之间的通孔、SMT元件焊盘的布局,要方便SMT手工焊接及通孔插装连接。

2. 制板时考虑更加省时省力,尽量可以同步多片制作。

3. PCB的可靠性关系到整个电路的稳定性,必须考虑在制作过程中如何解决设计出现环保指令,ROHS指令,无铅指令等相关问题。

四、PCB加工设计:1. PCB加工时,应严格按照制图者的要求进行制作,不得自作主张或将电路图进行非法修改。

2. 注意选择优质的材料,如玻璃纤维布、铜箔等,以保证PCB板的质量。

3. PCB加工过程中,要注意控制晶粒尺度、厚度均匀,避免元件焊接失误。

4. 在PCB加工中,要注意控制电影的清晰度、尺度准确度,以保证PCB良品锁定率。

以上是PCB设计及制作中的一些指引,这些都是提高PCB 性能、减少PCB故障以及保证产品质量的关键所在。

高精度ADC电路板的布局与布线案例

高精度ADC电路板的布局与布线案例

高精度ADC电路板的布局与布线案例在设计一个高性能数据采集系统时,勤奋的工程师仔细选择一款高精度ADC,以及模拟前端调节电路所需的其他组件。

在几个星期的设计工作之后,执行仿真并优化电路原理最优PCB 布局布线对于使ADC 达到预期的性能十分重要。

当设计包含混合信号器件的电路时,你应该始终从良好的接地安排入手,并且使用最佳组件放置位置和信号路由走线将设计分为模拟、数字和电源部分。

参考路径是ADC 布局布线中最关键的,这是因为所有转换都是基准电压的一个函数。

在传统逐次逼近寄存器(SAR)ADC 架构中,参考路径也是最敏感的,其原因是基准引脚上会有一个到基准源的动态负载。

由于基准电压在每次转换期间被数次采样,高电流瞬变出现在这个终端上,其中的ADC 内部电容器阵列在这个位置位时被开启和充电。

基准电压在每个转换时钟周期内必须保持稳定,并且稳定至所需的N 位分辨率,否则的话会出现线性误差和丢码错误。

由于这些动态电流,需要使用高质量旁路电容器(CREF)对基准引脚进行去耦合操作。

此旁路电容器被用作一个电荷存储器,在这些高频瞬变电流期间提供瞬时充电。

你应该将基准旁路电容器放置在尽量靠近基准引脚的位置上,并使用较短的低电感连接将他们连接在一起。

在这个四层PCB 电路板示例中,设计人员使用了一个位于器件正下方的坚固接地平面,并且将电路板划分为模拟和数字部分,以使敏感输入和基准信号远离噪声源。

他用10μF,X7R 级,尺寸0805 的陶瓷电容器(CREF-x)来旁路REFOUT-A 和REFOUT-B 基准输出,以实现最优性能,并且将他们连接至使用小型0.1 ?串联电阻的器件上,以保持总体低阻抗和高频时的恒定阻抗;他还使用宽迹线来减少电感。

我强烈建议把CREF 与ADC 放置在同一层上。

你还应该避免在基准引脚和旁路电容器之间放置导孔。

ADS7851 的每一个基准接地引脚都具有一个单独的接地连接,而每个旁路电容器都有单独到接地路径的电感连接。

PCB布局设计技巧及注意事项

PCB布局设计技巧及注意事项

PCB布局设计技巧及注意事项1.充分了解电路需求:在进行PCB布局设计之前,必须充分了解电路的功能需求、工作频率、电流和电压要求等。

2.分割电路区域:将电路划分成功能区域,以便更好地进行布局设计和进行信号分离。

比较大功率的模拟和数字电路应该互相分离,以避免相互干扰。

3.保持短信号路径:尽量保持信号路径的短,以减小信号传输延迟和电磁干扰。

特别是在高频电路中,短信号路径对保持信号完整性非常重要。

4.地线和电源线的布局:电源和地线是电路中非常重要的部分,它们的布局应该合理。

可以通过使用地平面、分层布线和电源滤波器等方法来提高电源和地线的性能。

5.优化电路排列:将经常交互的电路或元件放置在附近,以减小信号传输路径。

高频电路应尽量避免靠近噪声源,如开关电源和变压器等。

6.尽量避免环路:在PCB布局设计中,尽量避免形成环路,因为环路会引起干扰和电流循环,从而影响电路性能和可靠性。

7.地区分隔和隔离:将不同的电路区域进行分离和隔离,特别是模拟和数字电路之间,可以通过地隔离带、插入电源和电容隔离等方法,减小相互干扰。

8. 适当使用综合接地层:适当使用综合接地层(Ground Plane)可以大大减小电磁干扰和电容耦合。

综合接地层可以用来连接地线,同时还提供了屏蔽主板的作用。

9.选择合适的布线宽度:布线宽度对电流容量有很大影响,它不仅会影响信号传输的质量,还会影响电路的热分布。

因此,根据电流和信号频率等要求选择合适的布线宽度。

10.避免串扰和干扰:在高密度布局的电路中,串扰和干扰是常见问题,需要采取措施来减小它们的影响。

例如,使用屏蔽罩、距离间隔和交错布线等方法。

11.考虑热量分布:在布局设计时,需要考虑热量的分布和散热问题。

比如,高功率器件或集成电路应该离散热器件或散热器较近,以便快速散热。

12.进行仿真验证:在完成PCB布局设计之前,可以使用PCB设计软件进行仿真验证,以确保电路性能和信号完整性。

对于高频电路的布局设计,可以进行高频仿真和信号完整性分析等。

晶振布线规则和注意事项

晶振布线规则和注意事项

晶振布线规则和注意事项
晶振,在板子上看上去一个不起眼的小器件,但是在数字电路里,就像是整个电路的心脏。

数字电路的所有工作都离不开时钟,晶振的好坏,晶振电路设计的好坏,会影响到整个系统的稳定性。

所以说晶振是智能硬件的“心脏”。

晶振下布线时该注意什么
1、不要过大电流的线,也不要走频率比较高的信号线,也不要走易受干扰或易干扰其他的信号线。

第三层可以走线,第二层尽量不要走线。

保证晶振有一个与芯片最短距离的地相连。

2、晶振布线易犯的错误预防
问题是这样的,板子上面RF信号解码的时候出错了,始终无法正确响应RF信号线。

仔细检查发现晶振下方有SPI的走线,而且是在内层布线,由于SPI信号的频率很高,因此耦合到了RF解码芯片上去了,由于时钟线总是出问题,RF数据总是被解码芯片忽略掉。

对于这个问题呢,检查晶振的有几条:
1)确认晶振和连接的IC被地线包围,单片机或者IC的地需要直接和外部的地相连。

2)要确认晶振的地和模块其他地需要区分开,并确认模块其他的地与晶振的工作无关。

3)电容和晶振要尽可能靠近IC和单片机,晶振,IC(单片机)和电容必须在板子的同一面。

4)确认不能有其他的信号线靠近晶振和晶振附近的。

晶体振荡器电路+PCB布线设计指南

晶体振荡器电路+PCB布线设计指南

AN2867应用笔记ST微控制器振荡器电路设计指南前言大多数设计者都熟悉基于Pierce(皮尔斯)栅拓扑结构的振荡器,但很少有人真正了解它是如何工作的,更遑论如何正确的设计。

我们经常看到,在振荡器工作不正常之前,多数人是不愿付出太多精力来关注振荡器的设计的,而此时产品通常已经量产;许多系统或项目因为它们的晶振无法正常工作而被推迟部署或运行。

情况不应该是如此。

在设计阶段,以及产品量产前的阶段,振荡器应该得到适当的关注。

设计者应当避免一场恶梦般的情景:发往外地的产品被大批量地送回来。

本应用指南介绍了Pierce振荡器的基本知识,并提供一些指导作法来帮助用户如何规划一个好的振荡器设计,如何确定不同的外部器件的具体参数以及如何为振荡器设计一个良好的印刷电路板。

在本应用指南的结尾处,有一个简易的晶振及外围器件选型指南,其中为STM32推荐了一些晶振型号(针对HSE及LSE),可以帮助用户快速上手。

目录ST微控制器振荡器电路设计指南目录1石英晶振的特性及模型32振荡器原理53Pierce振荡器64Pierce振荡器设计74.1反馈电阻R F74.2负载电容C L74.3振荡器的增益裕量84.4驱动级别DL外部电阻R Ext计算84.4.1驱动级别DL计算84.4.2另一个驱动级别测量方法94.4.3外部电阻R Ext计算 104.5启动时间104.6晶振的牵引度(Pullability) 10 5挑选晶振及外部器件的简易指南 11 6针对STM32™微控制器的一些推荐晶振 126.1HSE部分126.1.1推荐的8MHz晶振型号 126.1.2推荐的8MHz陶瓷振荡器型号 126.2LSE部分12 7关于PCB的提示 13 8结论141 石英晶振的特性及模型石英晶体是一种可将电能和机械能相互转化的压电器件,能量转变发生在共振频率点上。

它可用如下模型表示:图1石英晶体模型C0:等效电路中与串联臂并接的电容(译注:也叫并电容,静电电容,其值一般仅与晶振的尺寸有关)。

HT32F65230 HT32F65240 32位BLDC单片机产品规格书说明书

HT32F65230 HT32F65240 32位BLDC单片机产品规格书说明书

HT32F65230/HT32F65240产品规格书带Arm® Cortex®-M0+内核以及1 MSPS ADC、CMP、OPA、USART、UART、SPI、I2C、MCTM、GPTM、SCTM、BFTM、CRC、RTC、WDT、DIV和PDMA高达 64 KB Flash和8 KB SRAM的32-Bit BLDC单片机版本: V1.30 日期: 2022-04-20目录目录1 简介 (6)2 开发工具 (7)3 特性 (7)内核 (7)片上存储器 (7)Flash 存储器控制器 – FMC (7)复位控制单元 – RSTCU (8)时钟控制单元 – CKCU (8)电源控制单元 – PWRCU (8)外部中断 / 事件控制器 – EXTI (8)模数转换器 – ADC (9)运算放大器 – OPA (9)比较器 – CMP (9)输入 / 输出端口 – GPIO (9)马达控制定时器 – MCTM (10)通用功能定时器 – GPTM (10)单通道定时器 – SCTM (10)基本功能定时器 – BFTM (11)看门狗定时器 – WDT (11)实时时钟 – RTC ..................................................................................................................................11内部集成电路 – I 2C . (11)串行外设接口 – SPI (12)通用异步收发器 – UART (12)通用同步异步收发器 – USART (12)循环冗余校验 – CRC (13)外设直接存储器访问 – PDMA (13)硬件除法器 – DIV (13)调试支持 (14)封装和工作温度 (14)4 概述 (15)单片机信息 (15)方框图 (16)存储器映射 (17)时钟结构 (20)目录5 引脚图 (21)6 电气特性 (26)极限参数 (26)建议直流工作条件 (26)片上LDO稳压器特性 (26)功耗 (27)复位和电源监控特性 (28)外部时钟特性 (29)内部时钟特性 (30)系统PLL特性 (30)存储器特性 (31)I/O端口特性 (31)A/D转换器特性 (32)比较器特性 (33)运算放大器特性 (34)MCTM/GPTM/SCTM特性 (34)I2C特性 (35)SPI特性 (36)7 封装信息 (38)48-pin LQFP (7mm×7mm) 外形尺寸 (39)表列表表列表表 1. 特性及外设列表 (15)表 2. 寄存器映射 (18)表 3. 引脚复用功能分配 (22)表 4. 引脚描述 (24)表 5. 极限参数 (26)表 6. 建议直流工作条件 (26)表 7. LDO 特性 (26)表 8. 功耗特性 .........................................................................................................................................................27表 9. V DD 电源复位特性 (28)表 10. LVD/BOD 特性 (28)表 11. 外部高速时钟 (HSE) 特性 (29)表 12. 外部低速时钟 (LSE) 特性 (29)表 13. 内部高速时钟 (HSI) 特性 (30)表 14. 内部低速时钟 (LSI) 特性 (30)表 15. 系统PLL 特性 (30)表 16. Flash 存储器特性 (31)表 17. I/O 端口特性 (31)表 18. A/D 转换器特性 (32)表 19. 比较器特性 (33)表 20. 运算放大器特性 (34)表 21. MCTM/GPTM/SCTM 特性..........................................................................................................................34表 22. I 2C 特性 (35)表 23. SPI 特性 (36)图列表图列表图 1. 方框图 (16)图 2. 存储器映射 (17)图 3. 时钟结构图 (20)图 4. 48-pin LQFP引脚图 (21)图 5. A/D转换器采样网络模板 (33)图 6. I2C时序图 (35)图 7. SPI时序图 – SPI主机模式 (37)图 8. SPI时序图 – SPI从机模式(CPHA = 1) (37)1 简介1 简介Holtek 单片机HT32F65230/HT32F65240是基于Arm ® Cortex ®-M0+处理器内核的32-bit 高性能低功耗单片机。

单片机系统PCB设计注意事项

单片机系统PCB设计注意事项

单片机系统PCB设计注意事项单片机系统通常可分三区,即模拟电路区-(怕干扰)、数字电路区(既怕干扰又产生干扰)和功率驱动区(干扰源)。

印制板按单点接电源、单点接地原则送电。

三个区域的电源线、地线由该点分三路引出。

石英晶体振荡器外壳要接地,时钟线要尽量短,且不要引得到处都是。

石英振荡器下面、噪声敏感器件下面要加大地的面积,不走其他信号线。

单面板电源线、地线要尽量粗,信号线的过孔要尽量少。

关键的线尽量短并要尽量粗,并在两边加上保护地。

任何信号线都不要形成环路,如不可避免,环路应尽量小。

数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉。

单片机及其他IC电路,如有多个电源、地端的话,每个IC要加一个去藕电容,要选高频信号好的独石电容或瓷片电容作为去藕电容。

焊在印制电路板上时,引脚要尽量短。

继电器处要加续流二极管。

可以用串一个电阻的办法来软化I/O线的跳变沿。

尽量不要使用IC插座,把IC直接焊在印制板上,IC座有较大的分布电容。

单片机不用的I/O端口要定义成输出。

驱动器件、功率放大器件尽量靠近印制板的边,靠近接插件。

使用满足系统要求的最低频率时钟,器件尽量靠近时钟源。

时钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小,时钟线要远离I/O线。

使用45°的折线布线,不要使用90°折线,以减小高频信号的发射。

若将敏感信号和噪声号通过一条扁带电缆引出的话,要用:地线+信号+地线方式引出。

印制板过大或信号线频率过高,使得线上的延迟时间大于等于信号上升时间要按传输线处理,要加终端匹配电阻。

弱信号引出线、高频、大功率引出电缆要加屏蔽。

引出线绞起来。

噪声元件与非噪声元件要离得远一些。

把时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来,让周围电场趋近零 能用低速的器件就不用高速的器件,高速器件只用在关键的地方。

经济条件允许用多层板。

ht32 mcu 硬件开发指南说明书

ht32 mcu 硬件开发指南说明书

HT32 MCU硬件开发指南文件编号:AN0630SC简介本应用笔记为HT32 MCU系统设计人员提供了硬件实现所需的相关信息,包括电路板功能,如电源、时钟管理、复位、启动模式设定和调试管理等。

它展示了如何使用HT32系列产品,并描述了应用所需的最少硬件资源。

目的是协助刚接触HT32 MCU的使用者快速完成单片机相关电路设计。

HT32系列上的电源和复位各个型号MCU电源方案根据规格会有差异,具体情况以及参数可参考选用型号的数据手册和使用手册。

电源●V DDV DD是内部稳压器、I/O、复位电路、电源管理和时钟电路(注 2 & 3)的电源,外部通过VDD/VDDA引脚提供,需连接一个旁路电容。

V DD电源工作电压范围可从数据手册查知。

内部稳压器产生的电压(例如1.5V或1.8V,注1)给内核电源域V CORE供电。

对于具有内部USB稳压器的型号,内部USB稳压器输出可给USB PHY供电。

注1:实际参数请参考选定型号的数据手册和使用手册。

注2:对于较新推出的型号,内部高速时钟(HSI)由内核电源V CORE供电。

注3:对于具有VBAT脚的型号,请参考V BAK说明。

●V DDIO对于具有VDDIO电源脚的型号,存在一组可独立供电的I/O,可在数据手册封装引脚图查知各个I/O脚分组类型。

V DDIO电压可不和V DD相等,因此可使用V DDIO组的I/O直连非V DD电平的外部器件,节省电平转换电路。

VDDIO引脚需连接一个旁路电容,电源工作电压范围可从数据手册查知。

●V BAK对于具有VBAT引脚的型号存在备份电源域V BAK。

内部低速振荡器LSI、外部低速晶振LSE、电源管理、备份寄存器等由备份电源域V BAK供电,这意味着当V DD关闭时,备份寄存器的内容可被保留,RTC电路、电源管理电路、低速时钟电路可以继续运行。

备份域工作电压范围可查询数据手册取得。

注意:VBAT脚不能浮空,当不使用备份电源时,VBAT必须和VDD接一起。

PCB设计与布局的注意事项

PCB设计与布局的注意事项

PCB设计与布局的注意事项PCB设计与布局是电子产品开发中非常重要的一环,它直接关系到电路的性能和可靠性。

在进行PCB设计与布局时,需要注意以下几个方面:1. 确定电路功能和性能要求:- 首先,需要明确电路的功能和性能要求。

这包括确定电路的操作频率、最大功耗、抗干扰能力等。

根据这些要求,确定电路的整体结构和分区。

2. 选择合适的PCB板材:- 不同的应用场景需要选择不同性能的PCB板材。

常见的PCB板材有FR-4、CEM-1、CEM-3等。

根据电路的工作环境和特殊要求,选择合适的板材,以确保电路的稳定性和可靠性。

3. 进行电路布局设计:- 电路布局设计是整个PCB设计过程中最重要的一步。

首先,需要根据电路的功能模块,将其划分为相应的区域。

然后,根据信号链和功率链的特性,将电路模块进行合理的布置。

- 在进行布局设计时,需要注意将功率电源模块与信号电源模块分开布置,以防止互相干扰。

同时,要保证信号传输路径尽可能短,减少电磁干扰的可能性。

4. 进行元器件布局:- 在元器件布局时,需要遵循一定的规则。

首先,要将传感器、执行器等干扰源与敏感信号的元器件相隔较远。

其次,要保证元器件之间的布局紧凑,减小电路的面积和体积。

此外,还需要注意散热元器件的布置,以确保其正常工作。

5. 进行信号与电源线的布线:- 在进行信号线和电源线的布线时,需要注意以下几个方面:- 尽量使用宽厚的线路,以降低电路的电阻和电感。

- 信号线和电源线的走向要尽量平行,避免交叉和相互干扰。

- 分类布线,将功率线与信号线分开布置,以减小互相干扰的可能性。

- 高频信号线要尽量短,以减小信号传输的延迟和损耗。

6. 进行地线和屏蔽的设计:- 在PCB设计中,地线的设计非常重要。

地线的布线应尽量宽厚,减小回路的电阻。

同时,要避免地线产生环形回流,可以使用星形接地方式。

- 如果电路中存在敏感信号,可以采用屏蔽的设计。

在布局时,将敏感信号线与其他线路分开,并采用金属屏蔽罩或者地线屏蔽等方式,减小外界干扰的影响。

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HT32系列单片机晶振&ADC设计的注意事项及PCB布局指南HT32系列单片机晶振&ADC设计的注意事项及PCB布局指南文件编码:A N0301S
简介
该应用范例介绍盛群32-bit HT32系列单片机关于晶体振荡器和ADC(模数转换器)的硬件
设计。

晶体振荡器的架构是基于Pierce振荡器,ADC的设计是采用SAR结构。

同时该应用
范例还提供了PCB布局指南。

晶体振荡器
HT32系列单片机支持四种类型的振荡器 --- 内部高速RC振荡器(HSI),外部高速晶振
(HSE),内部低速RC振荡器(LSI)和外部低速晶振(LSE)。

本章节介绍HSE和LSE晶体振荡
器。

晶振等效电路
图1显示了一个接近主要振动模式下的晶振频率的常规等效电路。

L qz, C s, R qz是晶体振荡
的动态参数。

参数C p表示电极间的分布电容产生的分流电容。

图1 晶振等效电路
表1举例说明了标准8MHz频率下的元件参数值。

等效元件参数值
L qz 24.38mH
C s 0.016pF
R qz 50
C p 5pF
表1 标准8MHz频率下的元件参数值
HT32系列单片机中的Pierce振荡器
图2显示了Pierce振荡器的架构。

基于Pierce振荡器低功耗,低成本及稳定的优势,HT32系列单片机的内部振荡电路设计采用了Pierce振荡器。

图2 Pierce振荡器架构
HT32系列单片机晶振的应用电路
图3显示了HT32系列单片机中Pierce 振荡电路。

以下公式便于用户选择外部负载电容。

图3 HT32系列单片机中的晶振电路
图3中的参数描述--
X: 石英晶体或陶瓷谐振器
R f : 外部反馈电阻
R ext : 用来限制反相输出电流的外部电阻
C L1和C L2: 两个外部负载电容
C stray : 印刷电路板和接头上的分布电容,它是寄生电容。

∙ R f 代表在高增益区反相器偏置的反馈电阻。

R f 不能太小,否则反馈回路可能不能振荡。

在HT32系列单片机中,8MHz HSE 采用的R f 为1M Ω;32768Hz LSE 采用的R f 为10M Ω。

∙ R ext 代表阻尼电阻,有助于省电,提高稳定性,抑制高频区域内的增益。

插入R ext 是为了减少负电阻。

所以,R ext 不能太大,否则反馈回路可能不能振荡。

有时用户可能会在高频振荡应用中省去R ext 来降低生产成本。

∙ 根据晶体或陶瓷谐振器负载电容C L 规范来决定外部电容C L1和C L2,便于晶振制造商调整到指定的频率。

晶体或陶瓷谐振器制造商必须提供C L 的值。

为使振荡器稳定振荡,负载电容C L 可根据以下公式得到:
stray L2L1L2L1 L C C C C C C ++⨯=
事实上,芯片输入/输出口,焊盘,封装引脚,印刷电路板有助于寄生电容C stray 形成负载电
容C L 。

所以,晶体或陶瓷谐振器所需的外部负载电容C L1和C L2将有所限制。

C L1和C L2计算范例
如果晶振中C L = 10pF ,假设Cstray = 5pF ,所以,
5pF 5pF -pF 10 C C C C C -C L2
L1L2L1stray L ==+⨯=
C L1 = C L2 = 10pF
晶振电路的PCB 布局指南
在PCB 布局阶段建议使用以下指南来增加晶振电路的稳定性。

∙ 晶振应连接在最靠近MCU 的地方,连线应尽可能短以减少寄生电容。

∙ 通过把在晶振附近的屏蔽线连接到一个接地层来隔离信号和降低杂讯。

∙ 频繁切换信号线远离晶振区域,以防止串扰。

ADC – 模数转换器
HT32系列单片机的12-bit ADC 采用逐次逼近式(SAR)结构,该结构具有低功耗、高性能及外形尺寸小等特点。

该系列单片机有多个通道,包括多个提供模拟信号的外部通道和2个内部通道(V REF-, V REF+)。

详细ADC 通道数请参阅相应的规格书。

此ADC 可工作在单次转换,连续和非连续转换模式。

芯片内部ADC 和数字域分别由不同的电源电压(V DDA , V DD33)供电,对于大多数HT32系列单片机来说,ADC 参考电压(V REF-, V REF+)分别与ADC 地(V SSA )、电源电压(V DDA )内部连接在一起。

这意味着当V DDA = 3.3V ,然后分辨率3.3V/4096 = ~0.8mV/位。

为了获得高分辨率,地电压V SSA 和电源电压V DDA 的低压杂讯抑制很重要。

为了抑制芯片电源电压产生的杂讯,建议在PCB 上适当地添加去耦电容,这是非常重要的。

如何获得更好ADC 精度
图4显示了HT32系列单片机的SAR ADC 的S/H 输入级的等效电路,图中C I 为内部存储电容,R I 为内部采样转换的电阻,R S 是信号源V S 的输出阻抗。

在正常情况下,采样阶段的持续时间大约是 1.5/f ADC 。

在此阶段,对C I 充电以确保在其两端的电压变得足够接近V S 。

为了保证这一点,R S 取值会有一定的限制。

图4 ADC 采样网络的模板
最差的情况是,当在输入电压范围的极限(V REF-和V REF+)进行连续采样,可采用下面公式来确保采样误差低于¼ LSB:
I N I ADC S R C f R -<+)2ln(5.12
在此公式中,f ADC 是ADC 时钟频率,N 是ADC 分辨率(此时N=12)。

安全程度由引脚/焊盘,寄生电容决定,在这个简单的例子中未作说明。

如果系统使用ADC ,在连续采样阶段没有轨到轨的输入电压变化,R S 可能大于上述公式表示值。

R S 计算范例
如果在规格书ADC 章节中,C I =5pF ,R I =1k Ω,假设ADC 时钟频率=14MHz (1Msps),采样阶段的12-bit 分辨率和时间为1.5/f ADC ,根据公式R S 应低于1.2k Ω:
()
k 1.2 1k - 2ln 1051014 1.5 R 21212-6 S Ω=Ω⨯⨯⨯+< ADC 电路的PCB 布局指南
在PCB 布局阶段建议用以下指南来增加ADC 性能。

∙ 为了减少电源杂讯和辐射,用户可用磁珠或单独提供的模拟和数字电源把模拟电源(V DDA )和数字电源(V DD )分开。

建议MCU 电源线使用较粗的线,去耦电容尽可能地靠近电源引脚。

以上这些都能减少电源感抗,从而有效地减少杂讯。

去耦电容应使用陶瓷电容尽可能地靠近MCU 电源引脚,电解电容应放置在PCB 电源来源输入的附近。

∙ 通过把接地层划分为数字域和模拟域以减少ADC 地杂讯。

这些层物理上是由一些小间隙隔开,只通过磁珠或几毫米大的金属线连接。

∙ HT32系列单片机的所有ADC 通道都相对靠近芯片本身,也可用于数字I/O 功能。

因此,如果电气设计可能的话,建议避免在模拟ADC 通道之间进行数字信号I/O 功能的分配。

当电气设计不允许的话,试着在数字和模拟ADC 通道线之间使用另外的屏蔽地线。

且分组的ADC 通道也可用模拟接地层屏蔽以减少ADC 模块的串扰杂讯。

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