使用测斜仪子系统示例设计电路板原理图的步骤分析
如何为自定义pcb创建原理图？本文将讨论使用测斜仪子系统示例设计电路板原理图的步骤。
我最近为测斜仪子系统设计了一个定制pcb。在本文中，我们将讨论如何设计功能原理图，这是任何成功项目的第一步。
在大多数设计中，部件是根据可用性，成本，可靠性等要求选择的。但值得注意的是，aac项目的设计本质上是教育性和公正性的，因此您的部件选择和设计可能会根据您的需求和偏好而有所不同。
让我们逐节完成这个大型的原理图。 ，从电源开始。
电源
该项目由连接到壁式电源的直流电源插座提供9-12v直流电源。如果墙壁电源太嘈杂，我可以用实验室级电源或电池组替换它。设计选用了一个低调的3.5mm dc桶形插孔，因为它是电路板上其他高元件的大致高度。
有三台德州仪器tps709xx ldo提供2.5v，3.3v和5.0v数字轨，而lt1027ls8是用于提供5v模拟轨的电压基准芯片。
电压基准通常不直接为没有支持电路的ic供电。但是，对ic的要求完全在其当前的采购能力范围内，安全系数为2-3。它将支持sca103t-do4（最大功耗5 ma）和ltc2380-24的iref（最大2.1 ma），并且能够提供15 ma电流。数据表中提供了最大值，典型值略小于上面列出的数值。
lt1027的降噪引脚可以连接到聚酯薄膜电容器。该电容将显着降低lt1027ls8在10hz至1khz带宽内的宽带噪声。电容器有一个保护环，其电压由电阻分压电路决定。电容器按照相关数据表中的建议添加到输入和输出中。
原理图的功率部分。点击放大。
作为一个说明，既然我已经完成了这个板，我就有了后见之明的好处。如果我要再次使用这个电路，我可能会选择一种不同的vref设计，包括vref和测斜仪/adc之间的缓冲器。
usb-to-uart转换器
此原理图中使用的cp2102n usb-to-uart转换器与我在过去的设计中使用的电路相同。 （您可以在以下文章中找到更多信息：使用德州仪器msp430构建电容式触摸界面，项目故障排除故事。）
请记住，首次将cp2102n从基于windows的计算机编程到使用usb2.0端口。 windows无法从usb3.0端口正确枚举设备。
d2为usb板输入提供esd保护，d3提供uart数据确实在cp2102n和msp430之间移动的指示。必须将cp2101n gpio0和gpio1输出调整为simplicity studio中的“备用功能”，以启用d3指示灯led。根据数据表建议，提供去耦电容和电阻分压器。
这是启动整个项目的ic。 murata的 ville nurmiainen为这个项目慷慨地提供了sca103t。点击放大。
murata sca103t -d04有一个我没有使用的内置11位adc。不过，实验可能会很有趣，所以我提供了四个测试垫，以备将来使用。
ic有两个自检脚，可控制两个不同内部传感器的自检功能。这些自测引脚连接到sca103t-d04中的两个独立传感通道。当激活时，ic产生静电力，使每个传感元件内的检测质量偏转。力将质量移位到其上限，并且该通道的输出接近其最大值。数据表显示两个自测引脚不应同时激活，因此我采用了ti ts5a3357sp3t ic来主动防止它。此开关的逻辑图如下所示。
ts5a3357交换机的逻辑图
该ic提供三个常开输出，连接到公共线，因此计划使用msp430的两个gpio引脚来控制ts5a3357。反过来，tsa5a3357控制sca103t的自检功能，以及可以编程方式用于指示通过或失败条件的状态指示灯led，可能带有稳定或闪烁的led。
倾角仪有两个加速度传感器排成一列，但指向相反的方向，提供差分输出。根据数据表建议，单极rc滤波器（fc = 3.1khz）用于“最小化每个输出上的时钟噪声”。
信号缓冲器和模数转换器
信号缓冲器和低通滤波器
来自测斜仪的信号通过低通滤波器后，进入ad8244信号缓冲器。该单位增益四通道运算放大器将sca103t输出与ltc2380输入隔离。
逐次逼近寄存器可能会干扰它们试图量化的信号。添加此设备允许倾斜仪向缓冲器的高阻抗侧提供模拟信号。无论电流需求如何，低阻抗输出缓冲器都能够向sar adc提供相同的信号电压。
根据数据表建议，缓冲器和adc之间还包括一个额外的滤波器。
msp430fr2633
msp430部分原理图设计
我在过去的几个项目中使用了msp430fr2633 ic，并计划在未来项目中继续包含产品系列中的内容，同时我了解更多信息在code composer studio中编程。
有几种具有电容功能的触针可用以及多种gpio。由于adc没有spi mosi引脚，因此adc的spi输出馈入msp430，mcu的spi输出馈送板外连接器。未来的功能可能包括某种显示。
在编程期间使用s1来选择mcu（编程器或电路板）的参考电压。德州仪器（ti）在msp430数据表中建议使用s2开关去耦电阻值。
固件编程
该设备的固件将在以后的文章中介绍，但原理图设计确定哪些引脚连接到哪个网络，现在是合适的时间。设计选择固件。 msp430使用存储器寄存器来控制引脚。因此，每个引脚对应于寄存器中的一个位，我将在稍后与之交互。
#define uart_rx_pin bit5 // p2.5 eusci_a1
#define uart_tx_pin bit6 // p2.6 eusci_a1
#define spi_en_pin bit0 // p1.0 eusci_b0 -- not used
#define spi_clk_pin bit1 // p1.1 eusci_b0
#define spi_mosi_pin bit2 // p1.2 eusci_b0 -- not used yet
#define spi_miso_pin bit3 // p1.3 eusci_b0
#define adc24_rdl bit0 // p3.0 set low always
#define adc24_cnv bit1 // p3.1 l-》h-》l （20 ns） to convert
#define adc24_busy bit4 // p2.4 goes low after conversion
#define st_in1 bit0 // 3pst switch input 0
#define st_in2 bit1 // 3pst switch input 1
可下载的原理图
本文旨在作为我的大型项目的补充信息，但它也可以提供有关如何为自定义电路板项目创建原理图的见解。
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在大多数设计中，部件是根据可用性，成本，可靠性等要求选择的。但值得注意的是，aac项目的设计本质上是教育性和公正性的，因此您的部件选择和设计可能会根据您的需求和偏好而有所不同。
让我们逐节完成这个大型的原理图。 ，从电源开始。
电源
该项目由连接到壁式电源的直流电源插座提供9-12v直流电源。如果墙壁电源太嘈杂，我可以用实验室级电源或电池组替换它。设计选用了一个低调的3.5mm dc桶形插孔，因为它是电路板上其他高元件的大致高度。
有三台德州仪器tps709xx ldo提供2.5v，3.3v和5.0v数字轨，而lt1027ls8是用于提供5v模拟轨的电压基准芯片。
电压基准通常不直接为没有支持电路的ic供电。但是，对ic的要求完全在其当前的采购能力范围内，安全系数为2-3。它将支持sca103t-do4（最大功耗5 ma）和ltc2380-24的iref（最大2.1 ma），并且能够提供15 ma电流。数据表中提供了最大值，典型值略小于上面列出的数值。
lt1027的降噪引脚可以连接到聚酯薄膜电容器。该电容将显着降低lt1027ls8在10hz至1khz带宽内的宽带噪声。电容器有一个保护环，其电压由电阻分压电路决定。电容器按照相关数据表中的建议添加到输入和输出中。
原理图的功率部分。点击放大。
作为一个说明，既然我已经完成了这个板，我就有了后见之明的好处。如果我要再次使用这个电路，我可能会选择一种不同的vref设计，包括vref和测斜仪/adc之间的缓冲器。
usb-to-uart转换器
此原理图中使用的cp2102n usb-to-uart转换器与我在过去的设计中使用的电路相同。 （您可以在以下文章中找到更多信息：使用德州仪器msp430构建电容式触摸界面，项目故障排除故事。）
请记住，首次将cp2102n从基于windows的计算机编程到使用usb2.0端口。 windows无法从usb3.0端口正确枚举设备。
d2为usb板输入提供esd保护，d3提供uart数据确实在cp2102n和msp430之间移动的指示。必须将cp2101n gpio0和gpio1输出调整为simplicity studio中的“备用功能”，以启用d3指示灯led。根据数据表建议，提供去耦电容和电阻分压器。
这是启动整个项目的ic。 murata的 ville nurmiainen为这个项目慷慨地提供了sca103t。点击放大。
murata sca103t -d04有一个我没有使用的内置11位adc。不过，实验可能会很有趣，所以我提供了四个测试垫，以备将来使用。
ic有两个自检脚，可控制两个不同内部传感器的自检功能。这些自测引脚连接到sca103t-d04中的两个独立传感通道。当激活时，ic产生静电力，使每个传感元件内的检测质量偏转。力将质量移位到其上限，并且该通道的输出接近其最大值。数据表显示两个自测引脚不应同时激活，因此我采用了ti ts5a3357sp3t ic来主动防止它。此开关的逻辑图如下所示。
ts5a3357交换机的逻辑图
该ic提供三个常开输出，连接到公共线，因此计划使用msp430的两个gpio引脚来控制ts5a3357。反过来，tsa5a3357控制sca103t的自检功能，以及可以编程方式用于指示通过或失败条件的状态指示灯led，可能带有稳定或闪烁的led。
倾角仪有两个加速度传感器排成一列，但指向相反的方向，提供差分输出。根据数据表建议，单极rc滤波器（fc = 3.1khz）用于“最小化每个输出上的时钟噪声”。
信号缓冲器和模数转换器
信号缓冲器和低通滤波器
来自测斜仪的信号通过低通滤波器后，进入ad8244信号缓冲器。该单位增益四通道运算放大器将sca103t输出与ltc2380输入隔离。
逐次逼近寄存器可能会干扰它们试图量化的信号。添加此设备允许倾斜仪向缓冲器的高阻抗侧提供模拟信号。无论电流需求如何，低阻抗输出缓冲器都能够向sar adc提供相同的信号电压。
根据数据表建议，缓冲器和adc之间还包括一个额外的滤波器。
msp430fr2633
msp430部分原理图设计
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有几种具有电容功能的触针可用以及多种gpio。由于adc没有spi mosi引脚，因此adc的spi输出馈入msp430，mcu的spi输出馈送板外连接器。未来的功能可能包括某种显示。
在编程期间使用s1来选择mcu（编程器或电路板）的参考电压。德州仪器（ti）在msp430数据表中建议使用s2开关去耦电阻值。
固件编程
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#define uart_rx_pin bit5 // p2.5 eusci_a1
#define uart_tx_pin bit6 // p2.6 eusci_a1
#define spi_en_pin bit0 // p1.0 eusci_b0 -- not used
#define spi_clk_pin bit1 // p1.1 eusci_b0
#define spi_mosi_pin bit2 // p1.2 eusci_b0 -- not used yet
#define spi_miso_pin bit3 // p1.3 eusci_b0
#define adc24_rdl bit0 // p3.0 set low always
#define adc24_cnv bit1 // p3.1 l-》h-》l （20 ns） to convert
#define adc24_busy bit4 // p2.4 goes low after conversion
#define st_in1 bit0 // 3pst switch input 0
#define st_in2 bit1 // 3pst switch input 1
可下载的原理图
本文旨在作为我的大型项目的补充信息，但它也可以提供有关如何为自定义电路板项目创建原理图的见解。
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