教程篇-如何设计好一张stm32板(PCB布局篇)

教程篇-如何设计好一张stm32板(PCB篇)

本篇以stm32f446rct6为例,环境为嘉立创专业版EDA

注意:所有排针均为2.54mm,电容封装为0603,电阻封装为0603,电阻电容这部分封装没有特别要求,仅仅是0603用的多而且小罢了

注意所有的元件选型在电路图上的是一定要跟你自己买到的元件一致,建议一边看卖家元件的封装信息一边布局
本文章仅作者本人拙见,如有问题欢迎提出。

布局

在原理图设计完毕后,在设计栏中,更新到PCB。

一开始是这种杂乱的样子,然后进行布局

简单的布局好后大概是这样子,关于芯片的方向,需要参考两排排针的引脚地理位置,看怎么放是比较合适连线的。然后需要注意两排排针顶部对齐,最好可以组合两排排针或者固定

大致的布局完成后接下来开始原理图中每个框框部分的布局,每个部分的布局都有所讲究。首先你可以在原理图中框选对应框框的元件,然后再点击PCB页面就可以在PCB页面中选中这些元件了。

晶振

首先是8M晶振,在PCB布局上是需要放在靠近芯片的位置,但是晶振本身是比较大的,靠近芯片的话,引脚不好连线,所以我一般会放在底部,谐振电容也需要放在晶振的附近。红色箭头是走线的方向

另外,为了保证晶振的稳定,建议在晶振附近的上下层设置禁止区域,最好不要有其他的走线与晶振的位置重合,也不要在晶振的上下层铺铜。

另一个低速外部时钟也是同样的道理

按键

复位按键其实看自己习惯摆在哪都行,另外要注意的是按键电阻和电容的位置,这个消抖的电容应该放在靠近按键处,因为抖动的来源是按键内部的机械抖动,理应放在按键附近,而这个电阻他的作用是上拉电阻,很多人不太清楚为什么需要特地加一个电阻,其实这里是为了确保信号的完整性,关于上拉电阻的特性读者可以自行搜索。另外这里特别要说的是按键功能(无论是不是RST),当你的按键功能如果是跟代码相关的,最好要把这个滤波消抖电容加上,不然你就需要在软件上写消抖的逻辑,而这个电容取值就100nF就行了,太大的容值可能会导致复位延迟。而RST或者BOOT这种其实可以不用加。

BOOT按键其实是一样的,按键位置随便放,电阻靠近芯片

指示灯

这部分没有太过讲究的地方,一个电源指示灯,一个编程灯,这里的电阻作用是限流作用,位置看自己怎么放就行了

LDO电路

LDO的电路部分,输入输出电容是应该要紧凑LDO芯片附近的,然后他的整个位置应该是在5V到单片机之间,比如我平常习惯用USB的5V供电,而烧录的排针一般习惯用3v3供电,所以我的把LDO芯片放在下面的USB接口和单片机之间了,然后此时你也可以吧电源滤波的4.7uF的电容放在LDO的输出3V3到单片机之间。这样是比较合理的。如下图所示,红色箭头是5V 蓝色是3V3

电源滤波

这部分需要特别讲一下,有些人开始PCB布局的时候,电源滤波电容的位置放成一排,错误案例如下

既然是电源滤波,那么电容应该是需要靠近电源的,关于电容这部分也在原理图篇特别说明了数量和作用,所以其实正确的摆法如下

每个电容放置的位置都与一个VDD引脚相关,这样滤波的效果是比较好的。

然后还有就是VDDA/VREF+的电路了,这部分也是应该紧靠芯片的引脚。

剩下一个VCAP-1的电容,这个电容作用也在原理图篇说明过了,紧靠芯片这个引脚就行

至此所有元件的布局就已经完成了,剩下的就是走线。

所有布局都不是存在唯一答案,这里仅仅展示比较粗糙的布局方式,在电路板系统更加复杂一些的时候,需要考虑的东西也会更多。

走线

需要特别说明的是所有的走线都不应该有锐角,有些人可能会觉得只要不是信号线就可以用锐角(比如电源),其实还是错误的说法,因为这个跟电路板的制造工艺有关,走线部分是蚀刻法,如果你有锐角,那么蚀刻的时候锐角会出问题。详细可以自己了解。信号线更不能有锐角。

走线部分不会在这里详细展示,需要特别说明的是,有大电流的地方(5v,3v3)需要将走线加粗。

在所有走线完成后可以添加泪滴(工具),有泪滴更好。
两个晶振附近的顶层和底层最好不要有走线。

丝印

你最好在板子上多加点丝印,比如某个按键是做什么的,把丝印放在他旁边,然后元件的丝印你可以设置成值,这样焊接的时候,你就知道哪个元件应该放什么大小的元件,就不需要边看PCB边焊接了。

2×5pin的部分最好也要放上丝印,代表哪个引脚是哪个功能。

两个排针也需要放丝印,代表哪个引脚是哪个编号的。

最后也可以加上日期和作者的名称还有芯片的型号信息,方便后续查看

其他

关于两个排针的间距到底是多少,可以参考面包板上的孔的间距,因为其实大多数情况下,这种小板子都是放在面包板上使用的。

板框可以添加圆角,这样打板出来不会划伤自己。
顶层和底层都需要铺铜,铺铜完成后自己检查一下DRC有没有漏掉的线没有连接或者GND连接错误。

作者:废柴陈

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