Правила проектирования надежных плат., AVR и т.д. Опции

[alexander55]

Иногда на форумах возникают темы типа "Какой uC лучше с точки зрения ЭМС" и т.д.
Мой опыт говорит о том, что правила проектирования надежных плат являются определяющими, а не выбор uC.
Хочется услышать мнения коллег и конкретные рекомендации.
Надеюсь, что это будет полезно всем (и мне в том числе).

[slog]

Попробую немножко добавить.

2. Правила выполнения цепей питания.
Имеются ввиду земляной провод и питающее напряжение.
К земляному проводу главное требование - минимальная индуктивность. Достигается это выполнением земляных цепей в виде полигонов максимально-возможной ширины. В идеале под земляной полигон лучше выделить отдельный слой многослойной печатной платы. Так же немаловажно разделить земли на аналоговую, цифровую, чистую, грязную сильноточную, защитное заземление (корпус прибора, экраны). Это делается для того, чтобы исключить протекание больших возвратных токов сильноточных узлов через чувствительные слаботочные узлы схемы. Достигается это делением земляного полигона на части, так чтобы токи текущие с разных узлов схемы не влияли друг на друга. Все земляные полигоны должны соединяться только в одной точке, удобно эту точку делать там, где на плату подаётся питание. Не желательно допускать образования полигонами колец. Например полигон по краю платы стоит разрезать на две части чтобы не было кольца.

Провод питания.
Он должен обеспечить минимальное падение напряжения. К индуктивности провода питания особых требований нет, при условии что около каждого потребителя питания стоят блокировочные конденсаторы. Индуктивность даже специально увеличивают добавляя последовательно в провод питания дроссели, они увеличивают сопротивление провода на высоких частотах уменьшая проникновение помех. Вместо дросселей можно использовать ферритовые бусинки (beads) они имеют очень маленькое сопротивление постоянному току. Питание, так же как и землю нужно разводить "звездой", т.е. от точки входа питания на плату к каждому узлу идёт отдельный провод. Около каждого вывода питания микросхемы желательно ставить блокирующий конденсатор с питания на землю и питающий провод нужно подключать сначала к блокирующему конденсатору, а потом уже к выводу питания микросхемы.

Ну и предлагаю всем желающим исправить и дополнить этот текст по своему усмотрению.

[alexander55]

Добавляю.
2. Правила выполнения цепей питания.
2.1. Питание плат.
Рекомендуется:
- запитывать платы напряжением постоянного тока c минимизацией пульсаций;
- провод условно + и условно - идут рядом (для взаимной компенсации магнитного потока) или скручены;
- уменьшить ток потребления от источника, а для этого организовывать импульсный DC-DC преобразователи на платах.
(пример подводится =24 В, DC/DC 24/3.3).
Пояснения. Эти правила вытекают из формул (3), (4).
Продолжение следует ... по требованию.

[alexander55]

Коллеги, поспокойнее. У всех есть свои резоны и универсальных рецептов и лекарств не бывает.
Только Василий Иваныч и Петька лечили всех таблеткой номер 3.
Добавляю.
2. Правила выполнения цепей питания.
2.2. Организация питающих цепей плат (простые советы).
- для исключения переполюсовки питания ставьте на плате диод по +, если требуется общая земля(можно мост (рекомендуется для блочного исполнения), если не требуется общая земля блоков
- электролитические конденсаторы ставятся на входе платы
- защиту от короткого и длительного перенапряжения можно сделать с помощью предохранителя и супрессора
- при рисовании принципиальных схем заранее разделите земли и напряжения стабилизаторов напряжений (объединение осуществляйте элементами с нулевым сопротивлением - перемычка, дроссель, бусинка, резистор с нулевым сопротивлением и т.д.). Это гарантирует при разводке правильное (нужное, а не неожиданное объединение) цепей
- насчет оптронов, блокирующих резисторов, керамики по питанию и т.д. хорошо с картинками см. статью А.Кузнецова (тут и добавить нечего) и полемику в теме
- для исключения мощных помех не забывайте снаберные цепочки на катушках, контактах ( различного типа). Это обратные диоды при напряжении постоянного тока, R-C или R-C-D цепочки для переменного
- для увеличения надежности переходные отверстия по питанию рекомендую дублировать, но рядом (отнеситесь к этому совету не как к догме)
- предпочтение имееют корпуса микросхем в порядке убывания ценности по ЭМС: BGA, LTQFP, TQFP, DIP
- рекомендую плонарное исполнение резисторов, конденсаторов, диодов и т.д.
- рекомендую двухсторонее расположение элементов на печатной плате
- рекомендую минимизировать размеры печатных плат


Продолжение следует ... по требованию.