マイコン周辺回路　設計開発のポイント

マイコン制御に必要な周辺回路とは

マイコンを使った制御回路を構成する場合、マイコンだけではなく周辺回路を設計する必要があります。マイコンの性能も重要ですが、マイコンを動かす電源を供給する電源回路や、マイコンを初期状態に戻すリセット回路、、マイコンに必要なクロックを供給する発振回路、外部に取り付けたモーター、ＬＥＤ／ＬＣＤを動作させるドライブ回路等が必要となってきます。ここでは、マイコンの周辺回路を設計するに当たってのポイントについて紹介します。

マイコン用電源回路を設計する際のポイント

マイコン用の電源にスイッチングレギュレータを使用する場合はスイッチング動作でリップルが発生する可能性があります。リップルはマイコンの仕様範囲内の変動であれば直接動作に影響を与えませんが、その中に含まれる高調波成分がノイズ源になることがあります。対策としてデカップリングコンデンサやチョークコイルなどを使って、リップルの低減やノイズを抑える必要があります。

マイコン用発振回路を設計する際のポイント

発振回路が動作している状態において、振動子で消費される電力を励振レベルといいます。過大な電力で振動子を動作させると、周波数の不安定などで特性の劣化を生じたり、破壊を招く場合があるため、絶対最大励振レベルを超えない範囲で設計する必要があります。また、水晶振動子を除いた発振回路全体の容量を発振回路の負荷容量といいます。負荷容量は発振周波数に影響を与えるため、目的とする周波数精度を得るには発振回路と振動子のマッチングが必要となります。

マイコン用リセット回路を設計する際のポイント

リセット信号が遅延するとリセット信号を出力するまでの時間が長くなり、システムが正常に動作しない場合があります。対策としてリセット信号の配線長を短くする方法と、遅延を補償する回路を追加する方法があります。また、リセット信号にノイズが乗ると意図しないリセットが引き起こされ、システムが正常に動作しない場合があります。対策としてリセット信号の配線をシールドする方法、リセット信号にフィルタ回路を追加する方法、リセット信号の電源を別途用意する方法などがあります。

ＬＥＤドライバ回路を設計する際のポイント

LEDにはアノード(A)とカソード(K)と呼ばれる極性があり、アノードからカソードへとある一定の電圧を印加すると電流が流れます。このアノードからカソードへの向きに印加している電圧のことを順方向電圧(VF)といい、LEDを発光させるために必要な電圧となります。

順方向に電圧を加えた時に、LEDに流れる電流を順方向電流(IF)といいます。LEDは、この順方向電流の値により明るさが変わります。LEDの電流設定値については、一般的には約20ｍAとされていますが、LEDの種類や使用用途によって異なるためデータシートで確認することが必要です。

補足情報

当設計のポイントを含む詳細は、技術資料「マイコン周辺回路 設計開発のポイント」に記載されています。無料ダウンロードが可能ですので、是非ご確認下さい。