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© Guido Kramann

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6.1 Entwicklung einer Grundbeschaltung der Mikrocontroller der Mega- und Tiny-Baureihe

Damit ein Mikrocontroller der Mega- oder Tiny-Baureihe funktioniert, müssen folgende Dinge beachtet werden:

Unbedingt erforderliche Verschaltungen

  • Anschluß der Spannungsversorgungen,
  • Hochziehen der invertierten Reset-Leitung auf ein positives Potential,
  • Entstörung der Schaltung durch Parallelschaltung keramischer Kondensatoren von 100nF nahe jedem Spannungsversorgungseingang.
  • Pufferung der externen Spannungsversorgung über einen Elektrolytkondensator hoher Kapazität, z.B. 1000µF.

Optionale Verschaltungen

  • Anschluß eines externen Schwingungsquarzes mit passenden Stützkondensatoren (vergl. Tabelle in Datenblatt),
  • Beschaltung einer 6-poligen Wannenbuchse für einen ISP-Programmierstecker,
  • Galvanische Trennung der Leistungselektronik zur Anseteuerung von Elektromotoren oder Servos über Optokoppler,
  • Einbau von Entstörschaltungen bei den Anschlußkontakten von Elektromotoren und Magnetspulen,
  • Beschaltung sonstiger Peripherie über (verpolsichere) Buchsen oder direkten Einbau (LEDs, Taster).
Grundlayout am Beispiel eines ATmega32

Bild 6.1-1: Grundlayout am Beispiel eines ATmega32

Welche notwendigen Grundelemente finden Sie in obigem Layout? Was fehlt noch?

Leiterbahnen

Beim Entwickeln der Leiterbahnen für den an der FH verfügbaren Fräsbohrplotter ist zu beachten:

  • Typische Leiterbahnbreite: 0,7mm
  • Akzeptabel: 0,5mm
  • In Ausnahmefällen (Durchführung zwischen zwei Anschlüssen): 0,3mm
  • Typisches Rastermaß (Abstand zwischen zwei Bohrungen): 2,54mm
  • Beginnen Sie im Rastermaß 2,54 die Bauteile zu positionieren,
  • gehen Sie erst auf feinere Rastermaße, wenn es dem besseren Ausnutzen von Platinenplatz dient.
  • Typisches Rastermaß für Pads:
  • klein: Formmaß x: 1,7...1,6mm; Bohrung: 0,9mm
  • groß: Formmaß x: 1,9mm; Bohrung: 1mm
  • Massepad:
ACHTUNG: Die Verwendung zuvieler unterschiedlicher Bohrdurchmesser erschwert den Fräsvorgang erheblich, da jedesmal von Hand die Bohrer gewechselt werden müssen.
  • Beachten Sie beim Entwurf den Platzbedarf der Bauteile, insbesondere der Platzbedarf von Tastern und Buchsen wird oft unterschätzt,
  • die Umrißlinie einer Platine kann auch erst am Schluß gezogen werden, wenn es keine äußeren mechanischen Randbedingungen gibt.
  • Kreuzungsfreie Beschaltung geht vor einfachem Programm:

Es ist i.A. besser durch geschickte Zuordnung der verwendeten Port-Pins zu den angeschlossenen Peripherien Leitungskreuzungen zu vermeiden, anstatt sich an eine logische Ordnung zu halten.

  • Verbundenheit aller Masseflächen beachten:

Verbindungen mit der Masse werden beim Auslegen von Fräslayouts nicht explizit ausgeführt: Kupferflächen, die nicht als Leitungen vorgesehen sind, bleiben beim Fräsvorgang als Masseflächen stehen. Eine einfache Bohrung reicht, um einen Pin als mit der Masse verbunden vorzusehen. Dies setzt aber voraus, dass alle Masseflächen ausgehend von der Versorgungsspannung durchgängig miteinander verbunden sind. Dies ist bei engem Layout nicht immer möglich. In diesem sollten direkt Verbindungsleitungen zur Wiederverbindung isolierter Masseflächen direkt in das Layout eingefügt werden.