数字信号控制器的原理图和PCB布局指南

文摘   2024-11-11 08:50   四川  
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本文介绍了采用恩智浦数字信号控制器(DSC)的系统的印刷电路板(PCB)布局指南,并提供了有关其他电路和元器件(如电阻器和电容器)的建议。 
一、DSC芯片上的测试引脚(JTAG) 
恩智浦DSC芯片配备了增强型片上仿真(EOnCE)模块,专用于调试芯片上运行的应用软件。JTAG/EOnCE提供非侵入式的实时调试功能,不受处理器的速度影响。对于56F80x内核,JTAG/EOnCE端口还可用来编程内部闪存EOnCE模块。 
表1. JTAG/OnCE引脚
图1. JTAG连接器 
  • 如果芯片在嘈杂系统中使用,则应将外部RC电路连接到RESET引脚。电阻值应为4.7kΩ至10kΩ;电容值应为0.1μF至4.7μF。 

  • 为提高在嘈杂环境中的瞬态抗噪能力,请在正常运行时将RESET引脚配置为GPIO输出。 

  • 如果没有JTAG转换器,则应在JTAG端口的TMS引脚上添加2.2kΩ的外部上拉电阻,以使芯片处于正常工作模式(而非测试模式)。 


二、电源布局 
本节介绍用于为DSC供电的辅助电源的原理图和PCB布局建议: 
  • 为避免芯片内部压差,VDD和VDDA之间的电压差不应超过0.1V。 

  • 从电路板电源到芯片上的每个VDD引脚,以及从电路板接地到每个VSS (GND) 引脚,都要提供低阻抗路径。 

  • 在VDD和VSS引脚上使用两个电容器:一个约10uF的钽电容器和一个陶瓷电容器。陶瓷电容器(0.01-0.1μF)应尽可能靠近封装的VDD引脚。建议在每对VDD/VSS(包括VDDA/VSSA)上各放置一个陶瓷电容器。陶瓷和钽电容器通常具有更好的容差。 

  • 连接到芯片的VDD和VSS (GND) 引脚的印刷电路走线应尽可能短。如果使用通孔,则确保电容器引线尽可能短。 

  • 为了稳定芯片正常运行所需的核心稳压器输出,请在每个VCAP引脚和VSS之间连接一个2.2μF或更大的旁路电容器。建议使用陶瓷和钽电容器。 

  • 对于高频信号,应尽量缩短PCB走线长度。

  • 计算VDD的电容负载时,要考虑VDD上的所有芯片负载以及PCB走线产生的寄生电容。这对于具有较高电容负载的系统至关重要,因为较高电容负载可能会在VDD和VSS电路中产生较高的瞬态电流。 

  • 特别注意尽量降低VREF、VDDA和VSSA引脚上的噪声水平。 

  • 为了消除PCB走线阻抗效应,每个ADC输入都应该有一个RC滤波器(最小值为33pF和10Ω RC)。 

  • 对VDD和VDDA使用单独的电源平面,VSS和VSSA使用单独的接地平面。将电源平面(模拟和数字)和接地平面尽可能靠近辅助电源输出电容器。如果模拟电路和数字电路由同一电源供电,则在VDD和VDDA之间连接一个小型电感器或铁氧体磁珠。将电路板上的数字地线和模拟地线短接至牢固的接地连接(最好是接地平面)。如果无法使用接地平面,则使用宽短路连接进行接地回路布线,以实现最低接地阻抗。 

  • 用接地平面分隔模拟元器件和噪声较大的数字元器件。请勿将模拟信号线与数字信号线平行放置。要将模拟信号走线与数字走线隔离,请在模拟信号走线周围放置模拟接地走线。


三、端接所有未使用的DSC芯片引脚 
本节介绍如何端接DSC未使用的引脚。 
  • 为了确保芯片可靠运行,请将所有未使用的引脚连接到适当的电压电平,或者将未使用的引脚配置为具有逻辑零输出的数字输出引脚,并将这些数字输出引脚直接接地。 
  • 复位后但在I/O引脚初始化之前,所有I/O引脚均处于三态。 
  • 要使任何GPIO引脚处于三态而不将该引脚切换到输入模式,请对该引脚使用开漏模式。这种功能对键盘接口非常有用。 

四、模拟输入引脚 
在电机和电源转换设计中,请特别注意模拟反馈电路布局。 
  • 如果必须同时转换一对模拟通道,则必须将这些模拟通道连接到不同的ADC模块(ADCA和ADCB)。 

  • 差分输入应一起布线或与屏蔽接地并行布线。 

  • 每个ADC输入都有一个内部钳位电路(56F8006/2芯片除外),但所需的注入电流应小于3mA。为此,请使用带有合适限流电阻的输入RC低通滤波器。 

  • 如果注入到ADC引脚的电流超过3mA,或者模拟电压可能超出VDD和地之间的电压(例如,在短路或过载时,电流检测模拟电压可能飙升到更高值),则应使用保护二极管将模拟输入连接到地和VDD。


五、使用外部晶体振荡器 
为了在DSC系统中实现精确的时钟,应使用外部晶体振荡器,且特别注意其PCB布局: 
  • 将晶体振荡器及其负载电容器尽可能靠近DSC芯片的XTAL和EXTAL引脚放置。 

  • 为了获得更好的时钟性能,请在晶体振荡器电路周围铺设接地线,但不要形成接地“孤岛”。 

  • 连接晶体振荡器电路(及其负载电容器)和DSC芯片引脚的走线应直而短,不使用过孔(最佳情况)或使用最少的过孔(如有必要)。 

  • 负载电容器的接地应使用走线直接连接到DSC芯片的VSS引脚,而不是连接到附近的接地平面。 

图2. 晶体振荡器布局 
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