STM32 MCU PCB布局回顾(晶体&去耦&ADC)

电器工程 pcb设计 布局 去耦电容
2022-01-15 10:48:09

介绍:

我第一次设计一个爱好电子,使用STM32来控制一个烙铁头。我阅读了很多关于 PCB 布局的文档,也阅读了这个论坛的很多信息。这是我的第一个结果,我打算让这个设计由 PCB 制造商制造。

由于这是我的第一次尝试,在我将这个设计发送到工厂之前,我想有一些建议来检查我是否做错了。

该 PCB 将是双层 PCB。

组件将手工焊接。

我正在设计带有 EAGLE 教育版的 PCB。(仅 2 层)

水晶布局:

这份文件中我了解到:

  • 在底层有一个 GND 岛,在顶层有一个保护环,以保护 OSC 信号。
  • 隔离地岛应连接到最近的 MCU 地。
  • 保护环应通过过孔缝合到接地岛。
  • 不得有信号通过隔离接地区域。
  • OSC 的信号路径应尽可能对称。
  • OSC 的信号路径应尽可能短。
  • 负载 C 的返回路径通过过孔到接地岛

我的 OSC 以 8 Mhz 运行;负载 C 为 18 pF。

我希望我正确理解了规则,并且在爱好板的范围内也做正确的布局。

电源和去耦 C:

我正在使用 0603 帽。我想尽可能保持地平面完整,所以我不希望信号走线到底层。但是我也不能将解耦C保留在顶层。这就是我将解耦 C 移到底层的原因。如果可以提供任何想法,可以在顶层制作走线和去耦C,将不胜感激。

我得到的规则是:

  • 去耦 C 应尽可能靠近 VDD/VSS 对放置。
  • 电源首先通过去耦 C 然后到 VDD/VSS 引脚
  • MCU有本地+3V3和GND。它们是从一个点提供的。
  • 保持平面图不被切割。
  • 对于 VDDA,需要一个铁氧体磁珠。
  • 如果需要多个 C,请将具有较小值的 C 放置在更靠近 VDD/VSS 对的位置。

请告诉我,我的布局是否合理。

ADC 信号:

对于我的应用,需要一个热电偶信号,它位于烙铁头中。尖端内部有一个加热电阻器和一个热电偶,热电偶和热电阻器共享一个共同的返回路径。热电偶电压是在没有施加加热器电压的时间段内测量的。

我正在使用一个非常简单的非反相运算放大器来放大信号。我关心的是:

  • 发热元件的返回电流是否会对MCU造成很大的干扰。(由于仅在没有加热器电流流过时测量热电偶电压,因此电流影响运算放大器并不重要)
  • 是直接将运算放大器 VSS 连接到接地层,还是像我在设计中那样将其连接到热电偶 (-) 更好?还是其他选择?

示意图:

我正在使用 STM32F103C8T6。根据数据表,VDD/VSS 对为 0.1uF 和 2x 10uF。对于快速信号,我放置了电阻以抑制上升沿。放置一个盖子用于过滤复位线。我正在使用 SWIO 调试带有 SDO 跟踪的端口。

以下部分是我目前的 PCB 设计:

-示意图:

在此处输入图像描述

-最佳:

虚线是用于分隔 VDD 引脚和 +3V3 平面的 3V3 切口 顶层 MCU关闭顶部

-底部:

虚线是用于分隔 VSS 引脚和 GND 平面的 GND 切口 底层 MCU关闭底部

-模拟部分:

运算放大器

-烙铁头结构:

在此处输入图像描述

我希望我提供的信息足以产生一些反馈。

也让我知道,我对设计规则的理解是否正确。

提前非常感谢。

最好的祝福。

2个回答

NRST 上的 220 欧姆上拉太强了。通常根本没有上拉电阻,因为芯片包含一个内部上拉电阻。但是我会离开放置电阻的地方,但不会安装它,所以如果有必要,以后可能会放一个 10k。

不要在 BOOT0 引脚上同时放置上拉和下拉。如果您不打算使用内置的引导加载程序并且只能通过 JTAG/SWD 进行编程,那么您可以将 BOOT0 引脚接地或将 10k 留在那里。

只是快速浏览了一下,但有两件事困扰着我:

  • MCU 周围顶层的虚线是什么?它看起来像是另一层的某种轮廓,不知何故最终落在了铜层上。您应该将其移除,否则会导致短路。

  • 在模拟部分,一些走线和(主要是)接地覆铜之间的间距似乎非常小。这可能会导致制造问题并导致短路。EAGLE 中应该有一个设置来定义网络(走线)到覆铜的最小距离。

    我在受影响的区域放置了黄色圆圈:

具有突出显示区域的布局