Информация о компоновке печатной платы для микроконтроллера

Обновление : следующий вопрос показывает мое понимание полученного макета печатной платы.

Я выкладываю свою первую плату с UC (у меня есть достаточный опыт использования и программирования встроенных систем, но я впервые делаю компоновку печатной платы), STM32F103, это будет плата со смешанными сигналами, использующая как внутренние ЦАП STM, так и некоторые внешние ЦАП через SPI, и я немного растерялся по поводу заземления.

Ответы на эти вопросы:

четко заявите, что у меня должна быть локальная заземляющая плоскость для УК, подключенная к глобальной земле ровно в одной точке, и локальная сеть электропитания, подключенная к глобальной электросети около этой же точки. Вот чем я занимаюсь. Мой 4-х слойный стек тогда:

плоскость местного GND + сигналы, UC, это 100nF развязывающих колпачков, и кристалл
глобальный GND, неразрывный, за исключением переходов. Согласно источникам, таким как Генри Отт , плоскость заземления не разделена, а цифровые и аналоговые секции физически разделены.
мощность, плоскость 3.3 В под IC, толстые следы для внешних ЦАП 3.3 В, более толстые следы для распределения вольт в аналоговой секции. $\pm15$
сигнал + 1 мкФ развязывание шапки

Еще дальше на плате аналоговые компоненты и сигналы находятся на верхнем и нижнем уровнях.

Итак, вопросы:

Должен ли я преодолеть глобальную землю под ОК, или это хорошо, чтобы иметь полную плоскость земли под локальной?
Плоскость электропитания: я намерен располагать плоскостью электропитания только под ОК и использовать переходные отверстия для подачи питания на развязывающие колпачки и, следовательно, ОК на верхнем слое, поскольку я не могу использовать его в других местах. Внешние ЦАП должны быть распределены по звездам, поэтому у меня есть для них отдельные дорожки, а остальная плата - вольт. Это звучит нормально? $\pm15$
Я использую оба АЦП и ЦАП УНЦ и формирование опорного напряжения в аналоговой части платы, что я приношу к Vref + штифту УНЦ с дорожкой на плоскости питания. Где я должен подключить Vref-контакт: локальное заземление, глобальное заземление или сделать отдельную дорожку на силовой плоскости, соединяющую ее с глобальным заземлением в аналоговой секции, где заземление должно быть тихим? Может быть, рядом, где опорное напряжение генерируется? Обратите внимание, что на STM32 Vref- отличается от аналогового заземляющего контакта VSSA (который, я полагаю, идет в локальную плоскость GND?).

Любые другие комментарии по дизайну здесь тоже приветствуются!

— Timo
источник

Множество вопросов для поиска приводят к множеству хороших ответов с хорошими комментариями. Однако многое из того, что является хорошей практикой, можно узнать, изучив то, что сделали другие. Возьмите много печатных плат со смешанным сигналом хорошего качества (аналог 4-х слойных) и используйте специальный инструмент для удаления больших компонентов. Изучите, как управляются силовые переходы. Вы хотите изучить лучшие практики у профессиональных дизайнеров, так как некоторые вещи никогда не попадают в книги, это просто практические правила, передаваемые устной и (через плечо) традицией близости. Не обращайте столько внимания на дешевые потребительские конструкции.

— KalleMP

Ответы:

Вам не обязательно нужна местная наземная плоскость для микро. Местная земля может быть звездой с центральной точкой под микро, например, где эта звезда подключена обратно к основной земле.

Если у вас есть по крайней мере 4 слоя, то имеет смысл выделить один из слоев в непосредственной близости от микроуровня для локальной земли. Если это делает маршрутизацию слишком сложной или это двухслойная плата, просто используйте звездообразную конфигурацию. Суть в том, чтобы удерживать высокочастотный ток, потребляемый микроэлементом, от основной земли. Если вы этого не сделаете, у вас будет патч-антенна с центральным питанием вместо заземления.

Контур от микро-силового контакта, чтобы обойти заглушку, до микро-заземляющего контакта не должен пересекать основную плоскость заземления. Именно здесь будут проходить высокочастотные силовые токи. Подсоедините контакт заземления к основному заземлению в одном месте, но не подключайте сторону заземления крышки байпаса к основному заземлению отдельно. Сторона заземления крышки байпаса должна иметь свое собственное соединение с заземляющим контактом микроустройства.

Цифровые сигналы, проходящие между микро- и другими частями платы, будут по-прежнему иметь небольшую площадь петли, потому что микро- будет подключен к основному заземлению вблизи его контакта заземления.

— Олин Латроп
источник

Олин, если бы ты мог опубликовать некоторые ссылки в поддержку своей теории «патч-антенны», это было бы оценено.

— Армандас

@Timo: Vref-pin потребляет очень мало тока и используется в качестве 0 для эталона A / D. Это должно быть подключено прямо к основному заземлению с его собственной частной через.

— Олин Латроп

@Arm: я не говорю, что земля не должна быть твердой. Важно то, как заземление процессора связано с ним. Посмотрите внимательно, и вы можете увидеть местную сеть заземления с одним подключением к основному заземлению. Кроме того, много раз вы можете сойти с рук меньше, чем лучшие практики. Проектам с открытым исходным кодом не нужно беспокоиться о стоимости полевых сбоев или о том, что 1 из 10000 случаев, когда это работает не совсем правильно, или даже много раз об ограничениях выбросов (не то, что это законно, но гораздо реже ФКС собирается заметить).

— Олин Латроп

Проблема с выводом Vref + заключается в том, что вы хотите от него не шуметь. Вы не беспокоитесь о том, что это загрязнит остальную часть системы. Если вы используете его, то, скорее всего, он поступит от отдельного регулятора. Вы можете подключить другую сторону его байпаса к основному заземлению или подключить его к аналоговому выводу заземления, если этот чип есть, и затем подключить эту сеть к основному заземлению рядом с аналоговым выводом заземления.

— Олин Латроп

@ Bip: Опять же, местная земля не обязательно самолет.

— Олин Латроп

Нет, не стоит. И избавиться от так называемой "местной земли". Как вы думаете, что происходит со всеми цифровыми сигналами, когда вы реализуете эту локальную площадку? Вы должны найти ответ в статье Генри Отта, которую вы связали, рисунок 1.

Конечно, у вас есть связь между местным заземлением и земной плоскостью, но все, что вы делаете, это увеличиваете площадь петли, превращая ваши трансы в маленькие антенны.
Звучит здорово.
В справочном руководстве сказано, что V _REF- должен быть подключен к V _SSA, который, в свою очередь, должен быть подключен к V _SS . Я предлагаю вам просто подключить V _REF- непосредственно к земле и постараться не допустить попадания цифровых токов с помощью умного размещения.

Что касается предложений, если 1 мкФ крышки являются единственными компонентами, которые вы планируете разместить снизу, я рекомендую размещать их сверху. Если у вас есть компоненты с обеих сторон, производитель должен либо дважды пропустить плату через печь, либо вручную припаять компоненты. И то, и другое увеличит стоимость производства.

— Armandas
источник

Вы можете включить ссылку на статью Отта, на которую вы ссылаетесь.

— akohlsmith

@akohlsmith Я имел в виду ту же статью, что и OP, но добавил ссылку сейчас.

— Армандас

В нижней части аналоговой секции довольно много компонентов, так что это не просто большие развязывающие колпачки.

— Тимо

Извините, я бы очень хотел принять половину вашего ответа и половину ответа Олина, если бы это было возможно, но решил пойти с ответом Олина, так как в конечном итоге я сделал местный наземный самолет (как видно из другого вопроса)

— Тимо

Вы можете найти этот ответ полезным.

Очень редко я использую действительно отдельные плоскости (такие приложения все еще существуют), но не для такой схемы, как ваша.

Тщательное размещение компонентов и немного размышлений о силе / заземлении должны помочь вам добиться хорошего расположения.

— Питер Смит
источник