ZHCAA01B March 2012 – July 2021 MSP430F5131 , MSP430F5132 , MSP430F5151 , MSP430F5152 , MSP430F5171 , MSP430F5172 , MSP430F5212 , MSP430F5214 , MSP430F5217 , MSP430F5219 , MSP430F5222 , MSP430F5224 , MSP430F5229 , MSP430F5232 , MSP430F5234 , MSP430F5237 , MSP430F5239 , MSP430F5242 , MSP430F5244 , MSP430F5247 , MSP430F5249 , MSP430F5252 , MSP430F5253 , MSP430F5254 , MSP430F5255 , MSP430F5256 , MSP430F5257 , MSP430F5258 , MSP430F5259 , MSP430F5304 , MSP430F5308 , MSP430F5309 , MSP430F5310 , MSP430F5324 , MSP430F5325 , MSP430F5326 , MSP430F5327 , MSP430F5328 , MSP430F5328-EP , MSP430F5329 , MSP430F5333 , MSP430F5335 , MSP430F5336 , MSP430F5338 , MSP430F5340 , MSP430F5341 , MSP430F5342 , MSP430F5358 , MSP430F5359 , MSP430F5418 , MSP430F5418A , MSP430F5419 , MSP430F5419A , MSP430F5435 , MSP430F5435A , MSP430F5436 , MSP430F5436A , MSP430F5437 , MSP430F5437A , MSP430F5438 , MSP430F5438A , MSP430F5438A-EP , MSP430F5500 , MSP430F5501 , MSP430F5502 , MSP430F5503 , MSP430F5504 , MSP430F5505 , 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图 5-1 显示了两个基于 MSP430 的实时时钟 (RTC) 板。
左侧基于 MSP430 的 RTC Rev A 板采用了糟糕的布局技术(无 GND 层,位于 32kHz 晶体下方有布线),并且已知会引起系统级 ESD 问题,其中,板上的 MSP430 持续复位,当在 LCD 的顶部引脚上施加 1.5kV 和 3.0kV 的 ESD 脉冲时,有时会出现锁存现象。
为了提高系统级 ESD 稳健性,RTC Rev B 板(见右图)采用了良好的布局技术(与 Rev A 相比,接地层较大)并且在 LCD 信号线上串联了电阻阵列(用红色圆圈标明)。串联电阻限制了通过 LCD 信号到达器件的 ESD 电压,从而降低了系统级 ESD 故障的风险。
对于系统级 ESD 测试,使用 Keytek Minizap ESD 仿真器通过间接放电对 LCD 的顶部引脚施加高压 ESD 冲击,从而模拟人与设备之间的静电放电。表 5-1 列出了 Rev A 和 Rev B 板的测试记录,其中 Rev A 板的 LCD 信号布线上没有串联电阻,而 Rev B 板的 LCD 信号布线上带有串联电阻。
Rev A 板 (无接地层) |
Rev B 板(带接地层) | |||
---|---|---|---|---|
串联电阻 | 0Ω | 0Ω | 39Ω | 1kΩ |
器件持续复位 | 1.5kV | 2.5kV | 2.5kV | 3.5kV |
器件闩锁 | 3.0kV | 3.0kV | 3.0kV | >12kV |
从表 5-1 的结果中可以清楚地看出,通过遵循良好的布局指南并在特定信号上添加额外的保护电路(如外部串联电阻器),将外部 ESD 能量耦合到系统或器件中,可以提高系统的 ESD 稳健性。特别是,增加 Rev B 板上串联电阻的值可以大大提高 ESD 的稳健性。也就是说,设备通过了系统级 ESD 测试,且在电压高达 12kV 时未发生器件闩锁。
由于布局技术不良,Rev A 板出现了晶体时钟故障。在 Rev A 板上,可以注意到,数字信号布线位于 PCB 上的 32kHz 晶体下方。切换这些数字信号会导致 MSP430 片上振荡器生成的晶体时钟发生故障。Rev B 采用了良好的布局技术,因此未出现此故障(也就是说,晶体布局下方没有布线)。更多有关晶体布局注意事项的信息,请参阅应用报告《MSP430 32kHz 晶体振荡器》 [11]。