現(xiàn)在，許多IC制造業(yè)者不斷地減小微控制器的尺寸，以達(dá)到在單位硅片上增加更多部件的目的。通常減小尺寸會(huì)使晶體管更快。這樣一來，雖然無(wú)法增加MCU時(shí)鐘速率，但是可以增加上升和下降速度，從而諧波分量會(huì)提升頻率比例。許多情況下，用戶無(wú)法知道微控制器尺寸減小了，這樣可能開始時(shí)電路中的MCU是正常的，但在以后的產(chǎn)品生命周期中就可能出現(xiàn)EMC問題。對(duì)此最好的解決方法就是在開始設(shè)計(jì)電路時(shí)就設(shè)計(jì)一個(gè)較穩(wěn)健的電路。

許多實(shí)時(shí)應(yīng)用中都需要高速M(fèi)CU，設(shè)計(jì)者一定要認(rèn)真對(duì)待其電路設(shè)計(jì)和PCB布線以減少潛在的EMC問題。MCU需要的電源功率隨著其處理功率的增加而增加。讓供給電路(比如校準(zhǔn)電路)靠近微控制器是不難辦到的，再用一個(gè)獨(dú)立的電容就可以減少直流電源對(duì)其它電路的影響。

MCU通常有一個(gè)片上振蕩器，它用自身的晶體或諧振器連接，從而避免使用其它時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)鐘。這個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘能更好地防止系統(tǒng)其它部份所產(chǎn)生的噪聲輻射。在時(shí)鐘頻率方面，MCU通常是對(duì)功率要求最高的設(shè)備，這樣讓時(shí)鐘靠近MCU就能保證對(duì)時(shí)鐘頻率僅有最小的驅(qū)動(dòng)需求。

1. I/O引腳

對(duì)于大多數(shù)MCU，引腳通常都是高阻輸入或混合輸入/輸出。高阻輸入引腳易受噪聲影響，并且在非正常終止時(shí)會(huì)使寄存器鎖存錯(cuò)誤的電平。一個(gè)非內(nèi)部終端的輸入引腳需要有高阻抗(例如4.7KΩ或10KΩ)將每個(gè)引腳連接到地或到供電電平，以確保一個(gè)可知的邏輯狀態(tài)。未連接的輸入引腳通常浮動(dòng)在供電電平的中間值周圍，或者由于有內(nèi)部漏電通路而浮動(dòng)于不確定的電壓值。

對(duì)于IRQ或復(fù)位引腳(輸入引腳)來說，其終端比普通I/O口引腳更為重要。如果噪聲導(dǎo)致這兩個(gè)引腳誤觸發(fā)，它將將影響整個(gè)電路。當(dāng)輸入引腳未連接，同時(shí)輸入鎖存器半開半閉時(shí)，會(huì)導(dǎo)致IC內(nèi)部電流泄漏，此時(shí)通�？梢钥吹礁唠娏飨�，尤其是在CMOS器件中。因此在輸入引腳終端連接高阻抗可以減少供電電流，和電磁兼容的其它優(yōu)點(diǎn)一樣。

2．IRQ引腳

由于中斷對(duì)MCU操作有影響，因此它是元件中最敏感的引腳之一。從遠(yuǎn)端設(shè)備到PCB板上的MCU，甚至在插件適配器或子系統(tǒng)卡上，IRQ都可以被查詢。因此，確保與中斷請(qǐng)求引腳的任何連線都有瞬時(shí)靜電釋放保護(hù)是非常重要的。對(duì)于靜電釋放，在IRQ連線上有雙向二極管、transorbs或金屬氧化變阻器終端通常就足夠了，而且它們還能在不產(chǎn)生大的線路負(fù)荷的情況下幫助減少過沖和阻尼震蕩。即便是對(duì)價(jià)格很敏感的應(yīng)用，IRQ線上的電阻終端也同樣不可缺少。

3．復(fù)位引腳

不正確的復(fù)位將導(dǎo)致許多問題，因?yàn)椴煌膽?yīng)用利用了MCU啟動(dòng)和斷電的不同情況。復(fù)位最基本的功能，就是保證了一旦上電MCU便開始用可控制的方式執(zhí)行代碼。

上電時(shí)電源上升到MCU的工作電壓，在晶振穩(wěn)定之前需要等一段時(shí)間。因此在復(fù)位引腳上要有時(shí)間延時(shí)。最簡(jiǎn)單的延時(shí)就是電阻-電容(RC)網(wǎng)絡(luò)，在電流經(jīng)過電阻時(shí)電容開始充電，一直到電平達(dá)到了能被MCU在邏輯1狀態(tài)時(shí)的復(fù)位電路檢測(cè)到的值為止。

理想情況下沒有嚴(yán)格規(guī)定電阻和電容的大小，但也有其它方面的考慮。復(fù)位引腳的內(nèi)部泄漏電流通常規(guī)定不能超出1µA(針對(duì)Motorola HC08 MCU)，這意味著電阻最大為100k.，電容不能是電解電容，以保持停止電流的最小值。推薦使用陶瓷電容，因?yàn)樗壑粤说蛢r(jià)格、低泄漏、高頻率響應(yīng)。復(fù)位引腳電容非常小(Motorola HC08MCU 低于5pF)。對(duì)于最小阻抗值也有限制，因?yàn)樽畲笊侠娏鞔蠹s為5mA，1V (VOL)。加上外部電容的低阻抗電壓源，則確定了上拉電阻的最小值為2KΩ。

用二極管來箝位復(fù)位引腳的電壓也是一種推薦做法，它能防止供電電壓過度，并且能夠在斷電時(shí)使電容迅速放電。

4．振蕩器

許多MCU結(jié)合一個(gè)反相放大器與外部晶體或陶瓷共振器一起構(gòu)成皮爾斯振蕩器結(jié)構(gòu)。下面則討論用來與專用外部元件一起得到振蕩的放大器最小增益(跨導(dǎo))。

圖1給出了MCU上使用的典型標(biāo)準(zhǔn)皮爾斯振蕩器結(jié)構(gòu)，晶體的頻率范圍在1MHz到20MHz。下面用簡(jiǎn)單的形式給出了MCU的內(nèi)部電路，與非門后面是反相器。與非門有兩個(gè)輸入：一個(gè)連到MCU的OSC1腳，另一個(gè)連接到內(nèi)部STOP上。

圖1 工作在1MHz至20MHz的標(biāo)準(zhǔn)皮爾斯振蕩器

振蕩電路必須有正反饋，且閉環(huán)增益大于1。電阻R0導(dǎo)致了負(fù)反饋，增大了放大器開環(huán)增益的需求。R0通常應(yīng)盡可能大，以使反饋減到最小，同時(shí)克服上電時(shí)的電流泄漏。當(dāng)使用1MHz和20MHz的晶體時(shí)，R0應(yīng)該在1MΩ至10MΩ的范圍。對(duì)于陶瓷共振器，R0一般用1MΩ。

共振器Q和電容C1、C2構(gòu)成了諧振回路。C1、C2代表了外部電容和任何并行的寄生電容。晶體和陶瓷共振器有如圖2所示的小信號(hào)等效電路：

圖2 晶體等效電路

R是串聯(lián)電阻，L和C分別為起動(dòng)或串聯(lián)電感、電容。C0是分流電容，它代表了晶體盒中共振器和寄生電容的低頻并聯(lián)電容量的總和。任何在OSC1和OSC2引腳之間的附加寄生電容都包括在這個(gè)值里。

晶體制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)里詳細(xì)說明了特殊晶體中R, L, C和C0的值。為了測(cè)量這些值，制造商必須給晶體提供一個(gè)信號(hào)，也就是從晶體里功率消耗的特殊電平中獲得這個(gè)值。然而，在晶體啟動(dòng)時(shí)，通過晶體的唯一信號(hào)是由熱噪聲引起的，因此晶體里的功率消耗是非常低的。眾所周知，當(dāng)晶體內(nèi)功率消耗減少到低水平時(shí)，R的有效值會(huì)增加。因此R的最大值由晶體制造者來估計(jì)。

既然R0, C1和C2的值不僅依賴于MCU的反相器特性，還依賴于外部晶體或陶瓷共振器的特性，則從各制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)里可以得到精確的元件結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問http://www.freescale.com.cn/download_center/count/mcu/EMC_AN2321.asp，或參照英文原文《Designing for Board Level Electromagnetic Compatibility》編號(hào)AN2321/D，具體鏈接為http://www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/app_note/AN2321.pdf。