单片机硬件参数设计解析(精)
STM32单片机硬件关键基础精华及注意事项

STM32单片机硬件关键基础精华及注意事项时间:2012-09-06 19:02:44 来源:作者:STM32简单介绍一、背景如果你正为项目的处理器而进行艰难的选择:一方面抱怨16位单片机有限的指令和性能,另一方面又抱怨32位处理器的高成本和高功耗,那么,基于ARM Cortex-M3内核的STM32系列处理器也许能帮你解决这个问题。
使你不必在性能、成本、功耗等因素之间做出取舍和折衷。
即使你还没有看完STM32的产品手册,但对于这样一款融合ARM和ST技术的“新生儿”相信你和我一样不会担心这款针对16位MCU 应用领域的32位处理器的性能,但是从工程的角度来讲,除了芯片本身的性能和成本之外,你或许还会考虑到开发工具的成本和广泛度;存储器的种类、规模、性能和容量;以及各种软件获得的难易,我相信你看完本专题会得到一个满意的答案。
对于在16位MCU领域用惯专用在线仿真器(ICE)的工程师可能会担心开发工具是否能够很快的上手?开发复杂度和整体成本会不会增加?产品上市时间会不会延长?没错,对于32位嵌入式处理器来说,随着时钟频率越来越高,加上复杂的封装形式,ICE已越来越难胜任开发工具的工作,所以在32位嵌入式系统开发中多是采用JTAG仿真器而不是你熟悉的ICE。
但是STM32采用串行单线调试和JTAG,通过JTAG调试器你可以直接从CPU获取调试信息,从而将使你的产品设计大大简化,而且开发工具的整体价格要低于ICE,何乐而不为?有意思的是STM32系列芯片上印有一个蝴蝶图像,据ST微控制器产品部Daniel COLONNA先生说,这是代表自由度,意在给工程师一个充分的创意空间。
我则“曲解”为预示着一种蝴蝶效应,这种蝴蝶效应不仅会对方案提供商以及终端产品供应商带来举足轻重的影响,而且会引起竞争对手策略的改变……翅膀已煽动,让我们一起静观其变!二、STM32市面上流通的型号截至2010年7月1日,市面流通的型号有:基本型:STM32F101R6,STM32F101C8,STM32F101R8,STM32F101V8 ,STM32F101RB,STM32F101VB增强型:STM32F103C8,STM32F103R8,STM32F103V8,STM32F103RB,STM32F103VB,STM32F103VE,STM32F103ZE三、STM32系列的作用ARM公司的高性能”Cortex-M3”内核1.25DMips/MHz,而ARM7TDMI只有0.95DMips/MHz一流的外设1μs的双12位ADC,4兆位/秒的UART,18兆位/秒的SPI,18MHz的I/O翻转速度低功耗在72MHz时消耗36mA(所有外设处于工作状态),待机时下降到2μA最大的集成度复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等简单的结构和易用的工具四、STM32F10x重要参数2V-3.6V供电容忍5V的I/O管脚优异的安全时钟模式带唤醒功能的低功耗模式内部RC振荡器内嵌复位电路工作温度范围:-40℃至+85℃或105℃五、性能特点基本型STM32F101:36MHz CPU,多达16K字节SRAM,1x12位ADC温度传感器增强型STM32F103:72MHz CPU,多达20K字节SRAM,2x12位ADC 温度传感,PWM定时器,CAN,USB六、STM32互联型系列简介:全新STM32互连型(Connectivity)系列微控制器增加一个全速USB(OTG)接口,使终端产品在连接另一个USB设备时既可以充当USB主机又可充当USB从机;还增加一个硬件支持IEEE1588精确时间协议(PTP)的以太网接口,用硬件实现这个协议可降低CPU开销,提高实时应用和联网设备同步通信的响应速度。
「单片机硬件系统设计原则和应用编程技巧」

「单片机硬件系统设计原则和应用编程技巧」单片机是一种集成电路芯片,具有处理器、存储器和输入输出控制器等基本功能,广泛应用于嵌入式系统中。
在进行单片机的硬件系统设计和应用编程时,需要遵循一些原则和技巧,以保证系统的稳定性和性能。
一、硬件系统设计原则:1.选择适合的单片机型号:根据具体应用需求选择合适的单片机型号,考虑其处理能力、接口数目、存储容量等因素。
2.合理设计电路连接:包括外围电路的设计、时钟源的选择、复位电路的设计等。
合理使用去耦电容、滤波电容等元器件,以保证电路的稳定性和抗干扰能力。
3.合理布局电路元件:将具有相互关联的元件尽量靠近,以减少互相之间的干扰。
同时,要考虑到元件的散热问题,合理布局散热器件。
4.正确选择电源:选择稳压电源和电池电源相结合的方式,保证电源电压的稳定性和可靠性。
5.注意信号的低噪声设计:减少线路中功率噪声、高频噪声的干扰,以保证信号的准确性和可靠性。
6.进行可靠性测试和验证:进行电路参数测试、温度试验、震动试验等,以确保单片机系统的可靠性。
1.熟悉单片机的架构和指令集:了解单片机的寄存器、外设接口等硬件结构,掌握其指令集编程指令。
2.合理规划和分配存储器空间:合理使用单片机的ROM和RAM存储空间,避免资源浪费和溢出。
3.编写简洁高效的代码:遵循良好的代码规范,尽量简化代码逻辑,减少不必要的条件分支和循环语句。
使用适当的数据结构和算法优化程序性能。
4.注意中断服务程序的设计:合理使用中断,将中断服务程序设计得简短高效,避免中断嵌套过深和占用过多的处理时间。
5.注意软硬件的时序关系:根据具体应用场景,注意软硬件信号的时序关系,防止由于时序上的冲突而导致程序错误。
6.进行调试和测试:通过使用单片机调试工具,例如仿真器和调试器,对编写的程序进行调试和测试,解决可能出现的问题。
总结起来,单片机硬件系统设计和应用编程需要遵循合理的设计原则,结合一些技巧,以确保系统的稳定性和性能。
单片机硬件基础知识

单片机硬件基础知识1、电源单片机及外围模块的供电电源,一般用交流电源和直流稳压电源两种。
一般51单片机的工作电压为+5V,因此我们必须给其提供+5V的直流稳压电源。
另外,对于其他型号的单片机,如AVR、PIC等,其工作电压可能各不相同。
在选择电源时,应考虑其输出电压和电流是否满足单片机的要求,否则将会影响单片机的正常工作。
2、时钟时钟是单片机的心脏,是单片机有序工作的基本条件。
时钟产生相等的时间间隔,每个间隔内单片机都执行一个操作。
时钟的频率决定了单片机的处理速度。
常用的时钟电路有石英晶体振荡器和RC振荡器等。
石英晶体振荡器的频率稳定度高,一般为几十MHz到几百MHz,而RC振荡器的频率则较低,一般为几十到几百KHz。
对于一些微控制器(如AVR系列),内部具有振荡电路,因此只需外部提供一个稳定可靠的时钟源即可。
3、复位电路当单片机刚上电时,由于内部电路的导通需要一个建立时间,此时单片机的所有寄存器和外部设备处于不确定状态。
为了使程序正常工作,一般将单片机的 Reset端接一个复位电路,在上电的瞬间使单片机处于复位状态。
常用的复位电路有上电复位和手动复位两种。
上电复位电路一般由一个电容和一个电阻组成,上电瞬间,电容充电,Reset 端为高电平,经过一段时间后电容放电,Reset端又变为低电平,从而实现上电复位功能。
手动复位电路则通过按键实现上电复位。
手动复位的按键一般连接到单片机的 Reset端。
另外,还有一些单片机内部具有上电复位电路,因此不需要外接上电复位电路。
4、晶振电路晶振电路是单片机内部时序的基础,它为单片机提供了一个基准频率。
晶振的频率决定了单片机的工作速度。
常用的晶振有石英晶体振荡器和陶瓷谐振器等。
在选择晶振时,需要考虑其频率、稳定性以及功耗等因素。
常用的晶振引脚连接方法有并联法和串联法两种。
并联法是将晶振的一个引脚与单片机的 XTAL1端相连,另一个引脚与地相连;而串联法则是将晶振的一个引脚与单片机的 XTAL1端相连,另一个引脚与单片机的 XTAL2端相连。
图文51单片机超详细教程PPT(绝对值)

单片机定义与发展
定义
单片机(Microcontroller Unit,MCU)是一种集成电路芯片,将微处理器、 存储器、I/O接口等集成在一个芯片上,构成完整的计算机系统。
发展历程
从20世纪70年代的第一代4位单片机,到80年代的8位单片机,再到90年代以 后的16位、32位高性能单片机,单片机的性能和功能不断提升。
电源电路
采用稳定的直流电源供电,设计过流 过压保护电路。
输入/输出电路
根据具体需求设计相应的输入/输出电 路,如模拟量输入电路、数字量输入/ 输出电路等。
硬件电路设计思路及关键器件选型建议
• 通信接口电路:根据所选的无线通信模块设计相应的通信接口 电路,如Wi-Fi模块接口电路、蓝牙模块接口电路等。
06
串行通信原理及实现方法
串行通信基本概念和协议
串行通信定义
01
串行通信是一种异步通信协议,数据在传输过程中按位依次进
行。
串行通信协议
02
包括起始位、数据位、校验位和停止位,确保数据传输的准确
性和可靠性。
波特率与数据传输速率
03
波特率指每秒传输的位数,数据传输速率指每秒传输的字节数。
51单片机串行接口结构特点
PUSH和POP指令
用于将程序存储器中的数据传送到 累加器A中。
MOVC指令
用于将外部RAM中的数据传送到 累加器A中,或将累加器A中的数 据传送到外部RAM中。
MOVX指令
用于将数据压入堆栈或从堆栈中弹 出数据。
算术运算类指令详解
ADD和ADDC指令
用于将两个字节的数据相加,结果 存放在累加器A中。其中ADDC指 令还考虑进位标志位C的状态。
单片机硬件系统设计原则

单片机硬件系统设计原则引言单片机是嵌入式系统中常见的一种核心组件,用于控制硬件设备的操作。
在单片机的硬件系统设计中,遵循一定的原则可以提高系统的稳定性、可靠性和可维护性。
本文将介绍单片机硬件系统设计时应遵循的原则,并提供一些实例以帮助读者更好地理解这些设计原则。
1. 确定系统需求在开始设计单片机硬件系统之前,首先要明确系统的需求。
这包括对系统功能、性能、接口等方面的明确要求。
只有准确地了解系统需求,才能有针对性地进行硬件设计,以满足系统的要求。
2. 模块化设计模块化设计是单片机硬件系统设计中的重要原则之一。
将硬件系统划分为各个功能模块,每个模块负责完成一个特定的功能或任务。
模块化设计有助于简化系统设计、提高系统的可维护性,并便于故障排除和功能扩展。
例如,一个温度监测系统可以划分为传感器模块、控制模块和显示模块。
传感器模块负责采集环境的温度数据,控制模块负责处理温度数据并控制硬件设备的操作,显示模块负责将处理后的数据显示在屏幕上。
每个模块可以独立设计和测试,便于系统的维护和扩展。
3. 考虑电源和电路布局在设计单片机硬件系统时,需要考虑电源的选择和电路布局的合理性。
电源的选择应根据系统的功耗需求,选择合适的电源供电。
电路布局要合理安排各个电子元件的位置,以减少电路中的干扰和电磁辐射。
为了有效地隔离单片机和外部设备之间的电磁干扰,可以在电路布局中采用地线和电源线的分离,并增加滤波电容和三极管等元件。
此外,应避免信号线和电源线的交叉布线,以避免干扰引起的电信号问题。
4. 考虑抗干扰能力在实际应用中,单片机系统往往会受到各种干扰源的影响,例如电磁干扰、静电干扰等。
因此,在单片机硬件系统设计中,需要考虑系统的抗干扰能力。
一种常见的抗干扰措施是在输入和输出接口添加滤波电容、电阻等元件,以滤除干扰源。
另外,还可以采用屏蔽罩、接地技术和差分信号传输等方法来降低系统的干扰。
通过合理的抗干扰设计,可以提高系统的稳定性和可靠性。
简析stm32单片机原理及硬件电路设计

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单片机程控电压源的硬件设计说明

单片机程控电压源的硬件设计摘要本设计以AT89S52单片机为核心控制芯片,实现数控直流供电功能方案。
本设计采用8位精密DA转换器DAC0832、三端可调稳压器LM350和UA741运算放大器组成稳压源,实现输出电压范围+1.4V ~+ 9.9V,电压步长0.1 V数字控制稳压电源,最大纹波仅为10 mV ,精度高,稳定性好。
此外,该方案仅使用5个按键即可实现输出电压的便捷设置,并具有设定值调整、微调(0.1级)、粗调(1级)三种调节功能。
数码管显示输出电压值。
我们设计了自己的 12V 和 5V 电源来为系统供电。
该电路的原理是通过单片机控制DA的输出电压,并通过放大器对其进行放大。
放大后的电压作为LM350的参考电压,实际电压仍由电压模块LM350输出。
5个按键调节电压,通过共阴极三位一体LED显示输出电压值。
本设计采用3个三合一数码管,可显示三位数字和一位小数,如5.90V ,采用动态扫描驱动方式。
与传统稳压电源相比,具有操作方便、供电稳定性高、输出电压数字显示等特点。
关键词:数控,步进,三端可调稳压器目录目录2第1章引言3第2章NC 电压源解决方案介绍42.1数控电压源方案演示42.2方案比较62.2.1 CNC零件对比62.2.2 8节输出对比6第一章简介1.1 研究背景及意义数控直流电压源是电子技术中常用的设备之一,广泛应用于教学、科研等领域。
传统的多功能数控直流电压源功能简单、控制困难、可靠性低、干扰大、精度低、体积大、复杂度高。
普通数控直流电源的种类很多,但存在以下两个问题: 1)输出电压有粗调(波段开关)和微调(电位器)两种方式。
这样,当需要准确输出输出电压,或者需要在小范围内(如 1.05~1.07V)变化时,难度就更大了。
另外,随着使用时间的增加,波段开关和电位器难免接触不良,影响输出。
2)稳压方式采用串联稳压电路来限制或切断过载保护。
电路结构复杂,稳压精度不高。
在家用电器和其他类型的电子设备中,通常需要电压稳定的直流电源。
单片机程控电压源的硬件设计说明

单片机程控电压源的硬件设计说明单片机程控电压源是一种能够根据单片机程序进行电压输出调节的电源设备。
它可以根据单片机的输出信号来控制输出电压的大小和稳定度。
在工业自动化、仪器仪表和电子实验等领域中有着广泛的应用。
本文将介绍单片机程控电压源的硬件设计说明。
一、功能需求分析:1.输出电压范围:为满足不同应用场景的需求,电压输出范围可根据实际情况设计,通常为可调范围。
2.输出电压分辨率:根据实际需求确定,较高的分辨率可提供更精细的电压调节。
3.输出电压稳定度:在不同负载情况下,电压稳定度应能保持在一定的范围内。
4.漏电保护:在负载发生漏电时,能够及时检测到并切断电源,保护使用者的安全。
5.过载保护:当负载超过额定功率时,能够及时切断电源,防止设备过载损坏。
6.温度保护:当设备温度过高时,能够及时降低输出功率或切断电源,保护设备的正常运行。
二、硬件设计方案:1.选择合适的主控芯片:主控芯片是整个单片机程控电压源的核心部件,可以选择一些功耗较低、性能稳定的单片机芯片,如STM32系列的芯片。
2.模拟电路设计:(1)电源输入电路:设计用于将交流电转换为稳定的直流电源,可以采用整流、滤波和稳压电路等。
(2)电压调节电路:通过对输出电压进行采样和比较,通过调节输出信号的占空比来实现电压的稳定控制。
(3)过载保护电路:通过对负载电流进行检测来实现过载保护的功能,在负载电流超过设定值时切断电源。
(4)漏电保护电路:可以采用漏电保护插座或者漏电保护开关进行漏电保护。
(5)温度保护电路:通过温度传感器进行温度检测,当温度超过设定值时,切断输出电源或者降低输出功率。
三、电路图设计:在电路图设计中,需要按照硬件设计方案进行相应的连接和布线,并注意电路的可靠性和稳定性。
同时,还需要进行相关的保护措施设计,如短路保护、过载保护和漏电保护等。
四、元器件选择和布局:1.元器件选择:根据硬件设计方案,选择合适的电阻、电容、二极管、传感器等元器件,保证它们的性能和质量满足要求。
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单片机硬件参数设计解析摘要:随着目前新技术、新工艺的不断出现,高速单片机的应用越来越广,对硬件的可靠性问题便提出更高的要求。
本文将从硬件的可靠性角度描述高速单片机设计的关键点。
关键词:高速单片机可靠性特性阻抗 SI PI EMC 热设计引言随着单片机的频率和集成度、单位面积的功率及数字信号速度的不断提高,而信号的幅度却不断降低,原先设计好的、使用很稳定的单片机系统,现在可能出现莫名其妙的错误,分析原因,又找不出问题所在。
摘要:随着目前新技术、新工艺的不断出现,高速单片机的应用越来越广,对硬件的可靠性问题便提出更高的要求。
本文将从硬件的可靠性角度描述高速单片机设计的关键点。
关键词:高速单片机可靠性特性阻抗 SI PI EMC 热设计引言随着单片机的频率和集成度、单位面积的功率及数字信号速度的不断提高,而信号的幅度却不断降低,原先设计好的、使用很稳定的单片机系统,现在可能出现莫名其妙的错误,分析原因,又找不出问题所在。
另外,由于市场的需求,产品需要采用高速单片机来实现,设计人员如何快速掌握高速设计呢?硬件设计包括逻辑设计和可靠性的设计。
逻辑设计实现功能。
硬件设计工程师可以直接通过验证功能是否实现,来判定是否满足需求。
这方面的资料相当多,这里就不叙述了。
硬件可靠性设计,主要表现在电气、热等关键参数上。
我将这些归纳为特性阻抗、SI、PI、EMC、热设计等5个部分。
1 特性阻抗近年来,在数字信号速度日渐增快的情况下,在印制板的布线时,还应考虑电磁波和有关方波传播的问题。
这样,原来简单的导线,逐渐转变成高频与高速类的复杂传输线了。
在高频情况下,印制板(PCB)上传输信号的铜导线可被视为由一连串等效电阻及一并联电感所组合而成的传导线路,如图1所示。
只考虑杂散分布的串联电感和并联电容的效应,会得到以下公式:式中Z0即特性阻抗,单位为Ω。
PCB的特性阻抗Z0与PCB设计中布局和走线方式密切相关。
影响PCB走线特性阻抗的因素主要有:铜线的宽度和厚度、介质的介电常数和厚度、焊盘的厚度、地线的路径、周边的走线等。
在PCB的特性阻抗设计中,微带线结构是最受欢迎的,因而得到最广泛的推广与应用。
最常使用的微带线结构有4种:表面微带线(surface microstrip)、嵌入式微带线(embedded microstrip)、带状线(stripline)、双带线(dual-stripline)。
下面只说明表面微带线结构,其它几种可参考相关资料。
表面微带线模型结构如图2所示。
Z0的计算公式如下:对于差分信号,其特性阻抗Zdiff修正公式如下:公式中:——PCB基材的介电常数;b——PCB传输导线线宽;d1——PCB传输导线线厚;d2——PCB介质层厚度;D——差分线对线边沿之间的线距。
从公式中可以看出,特性阻抗主要由、b、d1、d2决定。
通过控制以上4个参数,可以得到相应的特性阻抗。
2 信号完整性(SI)SI是指信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。
如果电路中的信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC,则该电路具有较好的信号完整性。
反之,当信号不能正常响应时,就出现了信号完整性问题。
从广义上讲,信号完整性问题主要表现为5个方面:延迟、反射、串扰、同步切换噪声和电磁兼容性。
延迟是指信号在PCB板的导线上以有限的速度传输,信号从发送端发出到达接收端,其间存在一个传输延迟。
信号的延迟会对系统的时序产生影响。
在高速数字系统中,传输延迟主要取决于导线的长度和导线周围介质的介电常数。
当PCB板上导线(高速数字系统中称为传输线)的特征阻抗与负载阻抗不匹配时,信号到达接收端后有一部分能量将沿着传输线反射回去,使信号波形发生畸变,甚至出现信号的过冲和下冲。
如果信号在传输线上来回反射,就会产生振铃和环绕振荡。
由于PCB板上的任何两个器件或导线之间都存在互容和互感,因此,当一个器件或一根导线上的信号发生变化时,其变化会通过互容和互感影响其它器件或导线,即串扰。
串扰的强度取决于器件及导线的几何尺寸和相互距离。
信号质量表现为几个方面。
对于大家熟知的频率、周期、占空比、过冲、振铃、上升时间、下降时间等,在此就不作详细介绍了。
下面主要介绍几个重要概念。
①高电平时间(high time),指在一个正脉冲中高于Vih_min部分的时间。
②低电平时间(low time),指在一个负脉冲中低于Vil_max部分的时间,如图3所示。
③建立时间(setup time),指一个输入信号(input signal)在参考信号(reference signal)到达指定的转换前必须保持稳定的最短时间。
④保持时间(hold time),是数据在参考引脚经过指定的转换后,必须稳定的最短时间,如图4所示。
⑤建立时间裕量(setup argin),指所设计系统的建立时间与接收端芯片所要求的最小建立时间的差值。
⑥保持时间裕量(hold argin),指所设计系统的保持时间与接收端芯片所要求的最小保持时间之间的差值。
⑦时钟偏移(clock skew),指不同的接收设备接收到同一时钟驱动输出之间的时间差。
⑧Tco(time clock to output,时钟延迟),是一个定义包括一切设备延迟的参数,即Tco=内部逻辑延迟(internal logic delay) + 缓冲器延迟(buffer delay)。
⑨最大经历时间(Tflightmax),即final switch delay,指在上升沿,到达高阈值电压的时间,并保持高电平之上,减去驱动所需的缓冲延迟。
⑩最小经历时间(Tflightmin),即first settle delay,指在上升沿,到达低阈值电压的时间,减去驱动所需的缓冲延迟。
时钟抖动(clock jitter),是由每个时钟周期之间不稳定性抖动而引起的。
一般由于PLL在时钟驱动时的不稳定性引起,同时,时钟抖动引起了有效时钟周期的减小。
串扰(crosstalk)。
邻近的两根信号线,当其中的一根信号线上的电流变化时(称为aggressor,攻击者),由于感应电流的影响,另外一根信号线上的电流也将引起变化(称为victim,受害者)。
SI是个系统问题,必须用系统观点来看。
以下是将问题的分解。
◆ 传输线效应分析:阻抗、损耗、回流……◆ 反射分析:过冲、振铃……◆ 时序分析:延时、抖动、SKEW……◆ 串扰分析◆ 噪声分析:SSN、地弹、电源下陷……◆ PI设计:确定如何选择电容、电容如何放置、PCB合适叠层方式……◆ PCB、器件的寄生参数影响分析◆ 端接技术等3 电源完整性PIPI的提出,源于当不考虑电源的影响下基于布线和器件模型而进行SI分析时所带来的巨大误差,相关概念如下。
◆ 电子噪声,指电子线路中某些元器件产生的随机起伏的电信号。
◆ 地弹噪声。
当PCB板上的众多数字信号同步进行切换时(如CPU的数据总线、地址总线等),由于电源线和地线上存在阻抗,会产生同步切换噪声,在地线上还会出现地平面反弹噪声(简称地弹)。
SSN和地弹的强度也取决于集成电路的I/O特性、PCB板电源层和地平面层的阻抗以及高速器件在PCB板上的布局和布线方式。
负载电容的增大、负载电阻的减小、地电感的增大、同时开关器件数目的增加均会导致地弹的增大。
◆ 回流噪声。
只有构成回路才有电流的流动,整个电路才能工作。
这样,每条信号线上的电流势必要找一个路径,以从末端回到源端。
一般会选择与之相近的平面。
由于地电平面(包括电源和地)分割,例如地层被分割为数字地、模拟地、屏蔽地等,当数字信号走到模拟地线区域时,就会产生地平面回流噪声。
◆ 断点,是信号线上阻抗突然改变的点。
如用过孔(via)将信号输送到板子的另一侧,板间的垂直金属部分是不可控阻抗,这样的部分越多,线上不可控阻抗的总量就越大。
这会增大反射。
还有,从水平方向变为垂直方向的90°的拐点是一个断点,会产生反射。
如果这样的过孔不能避免,那么尽量减少它的出现。
在一定程度上,我们只能减弱因电源不完整带来的系列不良结果,一般会从降低信号线的串绕、加去耦电容、尽量提供完整的接地层等措施着手。
4 EMCEMC包括电磁干扰和电磁抗干扰两个部分。
一般数字电路EMS能力较强,但是EMI较大。
电磁兼容技术的控制干扰,在策略上采用了主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。
主要的EMC设计规则有:① 20H规则。
PowerPlane(电源平面)板边缘小于其与GroundPlane(地平面)间距的20倍。
② 接地面处理。
接地平面具有电磁学上映象平面(ImagePlane) 的作用。
若信号线平行相邻于接地面,可产生映像电流抵消信号电流所造成的辐射场。
PCB 上的信号线会与相邻的接地平面形成微波工程中常见的Micro-strip Line(微带线)或Strip Line(带状线)结构,电磁场会集中在PCB的介质层中,减低电磁辐射。
因为,Strip Line的EMI性能要比Micro-strip Line的性能好。
所以,一些辐射较大的走线,如时钟线等,最好走成Strip Line结构。
③ 混合信号PCB的分区设计。
第一个原则是尽可能减小电流环路的面积;第二个原则是系统只采用一个参考面。
相反,如果系统存在两个参考面,就可能形成一个偶极天线;而如果信号不能通过尽可能小的环路返回,就可能形成一个大的环状天线。
对于实在必须跨区的情况,需要通过,在两区之间加连接高频电容等技术。
④ 通过PCB分层堆叠设计控制EMI辐射。
PCB分层堆叠在控制EMI辐射中的作用和设计技巧,通过合适的叠层也可以降低EMI。
从信号走线来看,好的分层策略应该是把所有的信号走线放在一层或若干层,这些层紧挨着电源层或接地层。
对于电源,好的分层策略应该是电源层与接地层相邻,且电源层与接地层的距离尽可能小,这就是我们所讲的“分层"策略。
⑤ 降低EMI的机箱设计。
实际的机箱屏蔽体由于制造、装配、维修、散热及观察要求,其上一般都开有形状各异、尺寸不同的孔缝,必须采取措施来抑制孔缝的电磁泄漏。
一般来说,孔缝泄漏量的大小主要取决于孔的面积、孔截面上的最大线性尺寸、频率及孔的深度。
⑥ 其它技术。
在IC的电源引脚附近合理地安置适当容量的电容,可使IC输出电压的跳变来得更快。
然而,问题并非到此为止。
由于电容呈有限频率响应的特性,这使得电容无法在全频带上生成干净地驱动IC输出所需要的谐波功率。
除此之外,电源汇流排上形成的瞬态电压在去耦路径的电感两端会形成电压降,这些瞬态电压就是主要的共模EMI干扰源。
为了控制共模EMI,电源层要有助於去耦和具有足够低的电感,这个电源层必须是一个设计相当好的电源层的配对。
问题的答案取决于电源的分层、层间的材料以及工作频率(即IC上升时间的函数)。