单片机控制板PCB设计原理

单片机控制板PCB设计原理

电路板设计的基本过程可以分为三个步骤：电路原理图的设计、网络表的生成、印刷电路板的设计。无论是板上的器件布局还是布线，都有特定的要求。

例如，输入和输出接线不应平行，以避免干扰。如果两条信号线并行走线，则应通过地线隔离。相邻两层应尽可能相互垂直。寄生耦合很可能并联发生。 电源线和地线应尽可能分为两层，相互垂直。线宽方面，可以用较宽的地线作为数字电路PCB的回路，形成地网格（模拟电路不能这样用），可以铺大面积的铜。下面百能小编为大家讲解一下单片机控制板PCB设计的原理以及需要注意的一些细节。

组件布局在组件布局方面，相关组件应尽可能靠近放置。例如，时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端容易产生噪声，因此应放置得较近。对于那些容易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路开关电路等，应尽可能远离单片机的逻辑控制电路和存储电路（ROM、RAM）。如果可能的话，可以将这些电路单独制作成电路板，这样有利于抗干扰，提高电路的可靠性。

去耦电容应安装在关键器件附近，如ROM、RAM等芯片。 事实上，印刷电路板的布线、引脚布线和布线都可能产生较大的电感效应。大电感可能会导致 Vcc 接线上产生严重的开关噪声尖峰。防止 Vcc 布线上出现开关噪声尖峰的唯一方法是在 VCC 和电源接地之间放置一个 0.1uF 电子去耦电容器。 如果电路板上使用表面贴装元件，可以使用贴片电容直接靠在元件上，固定在Vcc引脚上。 最好使用陶瓷片式电容器，因为它具有低静电损耗 (ESL) 和高频阻抗。 另外，这种电容器在温度和时间上的介电稳定性也非常好。 钽电容尽量不要使用，因为高频时阻抗较高。

放置去耦电容时应注意以下几点：

在印刷电路板的电源输入端连接一个约100uF的电解电容。 如果体积允许的话，电容最好大一些。

原则上每个集成电路芯片旁边应放置一个0.01uF的陶瓷贴片电容。如果电路板间隙太小无法放置，可每10个芯片左右放置1-10个钽电容。

对于抗干扰能力较弱、关断时电流变化较大的器件、RAM、ROM等存储器件，电源线（Vcc）与地线之间应接去耦电容吗？ 电容器的引线不能太长，特别是高频旁路电容器不能有引线。

地线设计在单片机控制系统中，地线的种类有很多种，如系统地、屏蔽地、逻辑地、模拟地等。地线布置是否合理，将决定抗干扰能力。 电路板的抗干扰能力。 设计接地线和接地点时，应考虑以下问题：

逻辑地和模拟地应分开接线，不能混用。 将各自的地线分别连接到相应的电源地线上。设计时，模拟地线应尽可能加粗，并尽可能增大引出端接地面积。 一般来说，通过光耦将输入输出模拟信号与单片机电路隔离比较好。

在设计逻辑电路印制电路板时，其地线应形成闭环形式，以提高电路的抗干扰能力。

接地线应尽可能粗。如果地线很细，地线的电阻就会很大，导致地电位随着电流的变化而变化，导致信号电平不稳定，降低电路的抗干扰能力。如果布线空间允许，主地线的宽度至少应为2-3mm，元件引脚上的地线应为1.5mm左右。

注意接地点的选择。当电路板上的信号频率低于1MHz时，由于布线和元件之间的电磁感应影响不大，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因此应采用一点接地。防止其形成循环。当电路板上的信号频率高于10MHz时，由于PCB布线设计的明显电感效应，地线阻抗变大，接地电路形成的环流不再是主要问题。因此，应采用多点接地，尽量减小地线阻抗。

对于其他电源线的布局，PCB布线设计时除了根据电流大小尽可能加宽布线宽度外，电源线、地线的布线方向应与数据线的布线方向保持一致。PCB布线设计结束时，应在电路板底层没有布线的地方铺上地线。这些方法都有助于增强电路的抗干扰能力。

数据线的宽度应尽可能宽，以降低阻抗。数据线的宽度至少不应小于0.3mm（12mil）。如果使用0.46~0.5mm（18mil~20mil）则更为理想。

由于电路板的一个过孔会带来10pF左右的电容效应，会对高频电路引入过多的干扰，因此在PCB布线设计时应尽可能减少过孔的数量。而且，过多的过孔也会降低电路板的机械强度。