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MCU的最小系统那些事_电路_电容

乖囧猫 2025-01-15 07:51:29 0

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最小系统电路紧张考虑哪些方面的成分?

最小电路紧张包含如下方面,首先,如电源部分所有的数字逻辑及I/O的供电VDD,VSS等,以及所有的AVDD和AVSS部分,个中AVDD和AVSS一样平常作为ADC的参考电源及其它仿照旗子暗记电路供电,纵然项目中不该用ADC功能,也要连接这两个pin到外部电容。

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其次,是涉及到复位和编程功能的MCLR pin,及在线编程ICSP用到的PGCx,PGDx的pin。

其余,便是个中也非常主要的外部振荡器的pin,OSCI,OSCO,当须要外部晶振源时,须要连接这两个pin。

图1 MCU的最小系统外围连接图

MCU最小系统的电源部分

推举的最小系统电路如图1所示。
说到电源部分的pin,设计者须要在每一组VDD(数字电路及I/O部分供电),VSS,及AVDD(仿照模块供电)和AVSS pin上都利用去耦电容,当利用去耦电容时,一样平常会考虑一些标准,比如电容类型,耐压,及电容值。
这里我们推举0.1u的10-20V耐压的电容,须要它具有较低的ESR, 且谐振频率达到20M或者更高,一样平常选择陶瓷容。

板上不可避免地会有高频噪声,尤其MCU用在开关电源中时,当高频噪声超过几十M时,推举增加另一个陶瓷电容并联在上述去耦电容上,这个电容地值一样平常选择1n-10n之间,这在高速电路中也很常见。

在电源电路的Layout中,一样平常先将走线从电源连接到去耦电容,再连接到器件pin上,这样可以确保去耦电容是电源走线上第一个器件,其余一件事情也很主要,那便是确保电容和器件电源pin之间尽可能的短间隔,以便减小寄生走线电感。

作为一个可行的选择,不要直接连接VDD和AVDD pin,在二者之间连接一个电感或者磁珠,目的是去改进AVDD的噪声抑制性能,电感阻抗须要小于1ohm且大于10mA的额定电流。

这里有一个较为常见的情形,电源部分和MCU器件间距较大,例如超过了15cm以上,那么推举一个BULK电容给到MCU,作为局部的电源,BULK电容的值取决于连接电源和MCU之间的走线阻抗,以及器件花费的最大电流。
通过BULK电容,就可以避免走线太长而导致器件pin上有较大的纹波,一样平常推举的值是4.7u-47uF。

MCU的最小系统中的MCLR pin

一样平常来说,MCLR pin紧张有两个功能,一个是外部复位功能,可以通过拉低这个pin让器件复位。
其余一个功能便是编程和调试功能,值得把稳的是当在编程和调试时,必须要考虑到加在这个pin上的电容和电阻,由于器件编程和调试器须要驱动这个pin。
以是,须要知足的哀求是,MCLR pin上的电压电平VIH,VIL不能受影响,其电平快速切换也不能受影响,以是须要把稳外部电路连接。

图2 MCLR pin的范例连接

MCLR pin的范例的连接,如图2所示,这个pin对应的上拉电阻须要小于10k,以确保MCLR pin的电平等级VIH,VIL等,把稳这个pin是作为输入pin功能的。

图3 范例器件pin的功能描述

假设由于ESD或者EOS击穿MCLR pin的话,须要限定从外部电容流进MCLR pin的电流,那么须要一个串联电阻限定这个电流,一样平常建议小于470ohm即可。

MCU的最小系统中的编程及调试pin

PGDx和PGCx的pin是用于ICSP在线编程和调试的功能,一样平常的推举是,在ICSP的连接器和MCU器件的PGDx 和PGCx pin之间的间隔尽可能的小,如果ICSP 端会面临ESD事宜的话,可以在连线上串联电阻,详细取值几十ohm即可,不要超过100ohm,精确的连接如图5所示。

在外部电路连接上,一样平常来说,在PGDx和PGCx上对付上拉电阻,及串联二极管,放置电容等都是不推举的,由于他们会影响编程器和器件之间的通信的功能。
如果在实际电路中,由于电路功能复用,在PGDx和PGCx上连接了上述器件,那么确保在编程和调试时将其移除,如图4所示这些缺点连接示意。

图4 ICSP编程器和器件编程pin之间禁绝确的连接示意图

详细来说,在PGDx,PGCx的上拉电阻会毁坏pin的电压电平值,由于编程器中本身有下拉电阻。

在MCLR ,PGDx,PGCx上都不许可放置对地电容,这会减缓数据和时钟旗子暗记的速率而影响通信,或者减缓编程韶光。

同时也不能在PGDx,PGCx上串联二极管,这会阻挡编程器和器件之间的双向通信。

其余,可以在器件的FLASH编程规格书中,其参考其特性及干系的韶光需求,电容负载限定,及电压VIH,VIL的哀求等。

末了一点,须要把稳,在编程通道选择上,由于dsPIC33具有多组PGDx和PGCx的pin供选择,编程进器件的PGDx,PGCx的pin须要和外部连接ICSP编程器的pin同等。

图5 ICSP编程器和器件编程pin之间的精确连接

图6 编程器内部电路及运行办法

在编程时,目标器件不须要供应时钟,只须要有供电即可,当编程时,编程器将编程电压放置在MCLR pin上,通过PGCx pin发送时钟旗子暗记,通过PGDx向MCU通报数据,为了验证是否进行了精确的编程,从PGDx中读回数据,这样一个时序就可以确保编程器和器件之间精确的通信。

MCU最小系统中外部振荡器的pin

当利用芯片内部的POSC电路用于和外部晶体振荡器电路连接时,须要特殊小心设计,须要让POSC电路在终端利用环境中去测试以知足运行条件。

在晶体振荡器的规格书中的负载电容是一个初始选择的值,但是,由于电路上的寄生参数会影响连接到晶振pin上的电容,那么须要去调度这个初始电容值,去知足终极的启动和稳定运行。

一样平常来说,晶振电路较长的走线及其它物理干涉,会导致旗子暗记完全性问题。
比如,旗子暗记频率变革,振荡旗子暗记幅度减小,波形畸变,较长的启动韶光,这会在软件实行上产生不良后,如缺点指令实行,或者造孽指令获取等。

在实际运行中,须要等到振荡频率在幅度上,在频率上完备精确和稳定时,再开始实行软件代码。

在实际的PCB布局或者事理图绘制时,须要把稳MCU的外部振荡器连接pin脚相邻的端口,或者附近的电路或者MCU pin上是否有高频旗子暗记及高频噪声对晶振电路的影响。

MCU最小系统电路中外部振荡器的Layout建议

尽可能地对外部晶振电路进行优化,以确保稳定地运行,一样平常来说,振荡器电路该当MCU器件放在同一面地PCB上,尽可能地将振荡器电路靠近MCU地振荡器连接pin。
对付晶振电路的负载电容,该当尽可能靠近晶振本身,也和振荡器放在同一个PCB面。
终极,利用一个接地铜皮去环抱振荡器电路和pin,以便和周边电路进行隔离。

对付接地铜皮的哀求是,使得它接MCU的地,对付普通的PCB走线来说,不要在铜皮铺地电路中走任何旗子暗记线及功率线,参考示意图如图7所示。

图7 普通的外部晶振PCB layout建议

当利用两层板时,避免PCB走线在放置晶振电路的位置的背面去走线,如果不能完全的环抱MCU的振荡器pin和晶振电路,建议连接这些局部的地铺铜到另一壁的地层,终极这些底线防护部分必须要回到MCU的地,如图8所示。

图8 小封装器件外部晶振PCB layout建议

未利用的MCU的pin

对付MCU上的未经利用的pin一样平常有两种选择,一种选择是软件配置为输出,且设为低电平,这种办法须要利用软件配置。
其余一种办法,在MCU的不该用的pin上连接一个电阻到地,一样平常取值为1k-10kohm.

总结,以上基于dsPIC33C的MCU对其外部最小系统电路连接做了一个梳理息争释,特殊是外部晶振电路部分的连接及PCB建议,希望能有一定的参考。

参考文献:

dsPIC33CK256MP508 FAMILY datasheetMPLAB® PICkit™ 4 In-Circuit Debugger User's Guide
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