当前位置: 首页 新闻资讯 技术问答

sd nand 硬件电路设计

SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试2025-07-0217

SD NAND 硬件电路设计全解析

SD NAND 的硬件电路设计需要综合考虑接口类型、电源管理、信号完整性、ESD 保护等多个维度。以下是针对工业级应用的完整设计指南:

一、电源电路设计

SD NAND 的供电设计需满足其工作电压范围及电流波动需求,典型设计如下:

  +-----+
                |     |
                | VCC |----+
                |     |    |
                +-----+    |    +--------+    +-----+
                           +----|  LDO   |----|10μF |--+-- VDD_SD (3.3V)
                           |    |AMS1117 |    +-----+  |
                +-----+    |    +--------+             |
                |     |    |                           |
                | VIN +----+                           |
                |     |                                |
                +-----+                                |
                                                     +-----+
                                                     |100nF|
                                                     +-----+
                                                        |
                                                        GND

关键设计要点

  1. 电源滤波

    • 每个电源引脚(VDD、VDDIO)并联 10μF 钽电容 + 100nF 陶瓷电容

    • 高频陶瓷电容需靠近芯片引脚放置(<5mm)

  2. 电源排序

    • 上电时序:VDD 先于 VDDIO 上电,压差 < 0.3V

    • 掉电时序:VDDIO 先于 VDD 掉电

  3. 浪涌保护

    • 输入端串联 1Ω~2.2Ω 功率电阻限制浪涌电流

    • 并联 TVS 二极管(如 SM712)钳位电压

二、接口电路设计

SPI 接口电路设计

 +--------+                  +--------+
      |        |                  |        |
      |  MCU   |                  |        |
      |        |                  |        |
      |   CS   +------------------+ CS     |
      |        |                  |        |
      |   SCLK +------------------+ SCLK   |
      |        |                  |        |
      |  MOSI  +------------------+ DATA   |
      |        |                  |        |
      |  MISO  +------------------+ CMD    |
      |        |                  |        |
      +--------+                  +--------+
                                    |   |
                                    |   |
                                 +-----+
                                 |10KΩ |
                                 +-----+
                                    |
                                   GND

SPI 接口设计要点

  1. 上拉电阻

    • CMD/DATA 引脚需外接 10KΩ 上拉电阻到 VDDIO

  2. 信号匹配

    • 信号线长度控制在 5cm 以内

    • 走线避免锐角,转角处采用 45° 或圆弧

  3. 低速模式

    • 初始通信频率≤400kHz,完成初始化后可提高至 10MHz 以上

SDIO 接口电路设计

 +--------+                  +--------+
      |        |                  |        |
      |  MCU   |                  |        |
      |        |                  |        |
      |   CLK  +------------------+ CLK    |
      |        |                  |        |
      |   CMD  +------------------+ CMD    |
      |        |                  |        |
      |  DAT0  +------------------+ DAT0   |
      |        |                  |        |
      |  DAT1  +------------------+ DAT1   |
      |        |                  |        |
      |  DAT2  +------------------+ DAT2   |
      |        |                  |        |
      |  DAT3  +------------------+ DAT3   |
      |        |                  |        |
      +--------+                  +--------+

SDIO 接口设计要点

  1. 差分走线

    • 数据线(DAT0~DAT3)需差分走线,间距≤10mil

    • 数据线长度误差控制在 ±5mil 以内

  2. 阻抗匹配

    • 信号线阻抗控制在 50Ω±10%

    • 高频信号需串联 22Ω~33Ω 匹配电阻

  3. 高速模式

    • CLK 信号上升 / 下降时间 < 5ns

    • 数据建立时间 > 2ns

    • 数据保持时间 > 1ns

    • UHS-I 模式需满足:

三、ESD 保护电路设计

    +--------+
                  |        |
      +-----------+  TVS   +-----------+
      |           | SMBJ5.0CA|           |
      |           +--------+           |
      |                               |
+-----+-----+                   +-----+-----+
|           |                   |           |
|  SD NAND  |                   |   MCU     |
|           |                   |           |
+-----+-----+                   +-----+-----+
      |                               |
      |      +--------+               |
      +------+ 22Ω   +---------------+
             | 电阻  |
      +------+        +---------------+
      |      |                 |
      |      |    +--------+   |
      +------+----+ 0.1μF +---+
             |    +--------+
             |
            GND

ESD 保护设计要点

  1. TVS 二极管选择

    • 击穿电压:5V~6.5V

    • 响应时间:<1ns

    • 功率:≥300W

  2. 滤波电容

    • 每个数据线并联 0.1μF 电容到地

    • 电容位置需靠近接口

  3. 隔离电阻

    • 信号线上串联 22Ω~33Ω 隔离电阻

    • 电阻位置靠近 SD NAND 端

四、PCB 布局设计

关键 PCB 布局规则

  • 层叠设计

    • 顶层:信号层

    • 内层 1:电源平面

    • 内层 2:地平面

    • 底层:信号层

    • 建议采用 4 层板:

  • 走线宽度

    • 电源线:≥20mil(1A 电流需求)

    • 信号线:50Ω 阻抗对应走线宽度约 10mil(FR4 板材,1oz 铜厚)

  • 间距要求

    • 信号线间距≥10mil

    • 电源线间距≥20mil

  • 过孔设计

    • 信号过孔:内径 8mil,外径 20mil

    • 电源过孔:内径 12mil,外径 24mil

  • 分区隔离

    • 模拟信号区与数字信号区隔离

    • 高速信号区与低速信号区隔离

五、硬件设计验证

设计验证步骤

  1. 电源完整性测试

    • 上电时序测试(示波器观察 VDD/VDDIO 波形)

    • 电源纹波测试(要求 < 50mV 峰峰值)

    • 负载切换测试(验证动态响应)

  2. 信号质量测试

    • 眼图测试(SDIO 高速信号)

    • 上升 / 下降时间测试

    • 信号衰减测试

  3. 功能测试

    • 基本读写测试

    • 大数据量连续读写测试

    • 高低温环境测试(-40℃~85℃)

  4. 可靠性测试

    • ESD 抗扰度测试(接触放电 ±8kV,空气放电 ±15kV)

    • 浪涌测试(±2kV)

    • 振动测试(10Hz~2kHz,1.5g 加速度)

通过以上设计要点和验证步骤,可以确保 SD NAND 在工业环境下稳定可靠地工作。在实际设计中,还需参考具体 SD NAND 型号的 datasheet 进行针对性优化。

热门标签:SD NAND FLASH 贴片式TF卡 贴片式SD卡 SD FLASH NAND FLASH


SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试

深圳市芯存者科技有限公司

售前咨询
售前咨询
售后服务
售后服务
联系我们

电话:176-6539-0767

Q Q:135-0379-986

邮箱:1350379986@qq.com

地址:深圳市南山区蛇口街道后海大道1021号C座C422W8

在线客服 在线客服 QQ客服 微信客服 淘宝店铺 联系我们 返回顶部