ESP32 DevKit V4复刻
基于乐鑫官方ESP32 DevKit V4方案进行复刻。
将原方案使用的Micro USB调整为Type C接口。
将原方案使用CP2102芯片进行USB-UART调整为使用CH340c。
保持原方案使用AMS1117进行降压。
V1.0
为便于新手焊接,V1.0方案将原方案0402和0603封装的元器件调整为0805封装。
V1.0 PCB布线存在较大优化空间。
电路图
PCB
实物模型
要点与分析
天线与定位孔
ESP32硬件设计指南中指出,ESP32天线应保持15mm的净空区域,“若天线区域下方有底板,建议切割掉以尽可能减少底板板材对PCB天线的影响。设计整机设计时,请注意考虑外壳对天线的影响。”
但是由于ESP32最小系统开发板普遍宽度仅为30mm~40mm,因此不便于将天线方向的定位孔设置在与天线水平的方向上。
目前包括官方DevKit V4在内的大量开源方案均没有添加定位孔,不利于安装,市面上的还有一些开发板则选择不对天线进行净空。
若将定位孔放置在与芯片引脚水平的方向上,由于芯片引脚比较密集,对PCB布线会造成挑战。
芯片3.3V引脚滤波电容
官方方案将该引脚对应的滤波电容放置到芯片下方,离3V3引脚距离较远,我不确定这个距离是否妥当。
V1.0中将该滤波电容放置在3V3引脚附近,对布线造成了极大的麻烦。
一些开源方案没有在此处设置滤波电容,虽然对一般功能无伤大雅,但从鲁棒性角度上应是不妥。
芯片中心接地引脚
对这类中间引脚没有相关处理经验,且我使用的ESP32-WROOM-32E模组与官方V4方案中模组封装存在差别,不清楚处理方式是否妥当。
当前V1.0对中间9个接地引脚进行铺铜接地,同时在四周打了4个过孔便于散热。目前尚不清楚该方法是否妥当,及是否应打更多的过孔。
PCB布线
官方方案对大部分芯片引脚过孔到底板进行连接,从走线效果上看,应该由于V1.0在顶层走线的策略。
关于信号线、电源线和元器件底层之间的相互影响,我缺乏相关的知识储备,仅知晓它们会造成影响,但安全距离相关信息缺乏。官方方案中采用了一些从元器件底层走线的方式优化布局,而我无法使用这一策略。
另外,0805封装对密集布局影响较大。