1.电源部分

数字电源

ESP32-S3 的 管脚 46 VDD3P3_CPU 为数字电源管脚，管脚 20 VDD3P3_RTC 为 RTC 及部分数字电源管脚，工作电压范围为 3.0 V ~ 3.6 V。建议在电路中靠近数字电源管脚处添加电源去耦。

模拟电源

ESP32-S3 的 管脚 2、3 VDD3P3 和管脚 55、56 VDDA 为模拟电源管脚，工作电压范围为 3.0 V ~ 3.6 V。

对于 VDD3P3，当 ESP32-S3 工作在 TX 时，瞬间电流会加大，往往引起电源的轨道塌陷。所以在电路设计时建议在 VDD3P3 的电源走线上增加电源去耦。

这是一种非常常见的做法，用于电源去耦（也叫“电源滤波”或“电源旁路”）。

作用：电源去耦/滤波

1. 抑制高频噪声

当芯片（如 ESP32）工作时，它的内部电路频繁开关，会在电源线上产生高频尖峰（噪声）。这些噪声如果不处理，会干扰芯片或周边模块。

100nF 电容对高频噪声呈低阻抗，可以迅速“旁路”这些噪声到 GND，从而净化电源电压。

2. 稳定电压，缓冲突发电流

当芯片内部有突发大电流需求（如 Wi-Fi 发射瞬间），瞬时电源可能来不及响应，造成局部电压下降。这时：

• 电容就像一个小型“电池”；

• 可以瞬间放电供电，维持稳定电压；

• 防止芯片因电压跌落而重启或异常。

为什么选 100nF？

• 对于高频去耦（10MHz~100MHz），100nF 是常用的值；

• 与更大值（如 1µF）的电容相比，100nF 对高频响应速度更快；

• 设计时常常会：

  • 每个芯片供电引脚附近放一个 100nF；

  • 再配合几个大容量（1µF~10µF）做低频去耦。

2.上电时序与复位 

ESP32-S3 的 CHIP_PU 管脚为高电平时使能芯片，为低电平时复位芯片。

当 ESP32-S3 使用 3.3 V 系统电源供电时，电源轨需要一些时间才能稳定，之后才能拉高 CHIP_PU，激活芯片。因此，CHIP_PU 管脚上电要晚于系统电源 3.3 V 上电。

CHIP_PU 管脚不可浮空。

因此为确保芯片上电和复位时序正常，一般采用的方式是在 CHIP_PU 管脚处增加 RC 延迟电路。RC 通常建议为 R = 10 kΩ，C = 1 μF，但具体数值仍需根据实际的电源特性配合芯片的上电、复位时序进行调整。电路图如下所示：

• CHIP_PU 被拉低至 GND → 芯片进入复位状态；

• 当松开按钮时：

  • 电容 C1提供一个短暂的延时上升沿，防止因抖动而造成“多次复位”。

  • 然后电阻 R2 再次将 CHIP_PU 拉回高电平 → 芯片重启运行。

3.Flash 及 PSRAM 

ESP32-S3 系列芯片需配合封装内或封装外 flash 一起使用，用于存储应用的固件和数据。封装内 PSRAM 和封装外 PSRAM 非必需。

• 封装内 Flash 是 ESP32-S3 芯片内部集成的 Flash 存储，容量较小，主要用于存储程序和一些基本数据。

• 封装外 Flash 是连接到 ESP32-S3 的外部存储设备，容量较大，常用于存储应用程序的固件、文件系统、日志等数据。

• 封装内和封装外 PSRAM 是可选的，但不是必需的，它们主要用于扩展系统的内存，提升性能。

 

本次使用的W25Q128JVPIQ 是一款由 Winbond 公司生产的128Mb（16MB）容量的 SPI Flash 存储芯片，属于 W25Q 系列中的一员。它采用了 Quad-SPI 接口，支持高速数据传输，广泛应用于嵌入式系统、工业控制、消费电子、物联网等领域。 

上图设计采取VSPI进行供电。

4.时钟源

外置主晶振时钟源

 

目前 ESP32-S3 系列芯片固件仅支持 40 MHz 晶振。 

5.射频电路 

 

射频电路如上图，添加了一组CLC电路进行阻抗匹配及谐波抑制。

6.UART自动下载电路

其中DP\DN引脚是USB 数据线，用于 CH340C 的 USB 转串口通信。

DTR/RTS引脚控制信号用于自动下载电路的触发。

CP_RX/CP_TX直接连接ESP32的U0RXD/U0TXD引脚进行下载传输。

自动下载控制电路（右下角）

元件：Q1、Q2（S9014 NPN）、R110、R111

目标：
在下载时 自动让 ESP 进入下载模式（GPIO0 = 低，RST = 低），无需手动按键。

• 信号路径：

  • RTS → R110 → Q1 → GPIO0

  • DTR → R111 → Q2 → ESP_RESET

动作过程（时序控制）：

1. 当你在电脑上点击“下载”时，CH340C 会同时拉低 DTR 和 RTS：

   • DTR 控制 Q2 → 拉低 ESP_RESET

   • RTS 控制 Q1 → 拉低 GPIO0

2. ESP_RESET 先拉低再释放（复位），

   • 同时 GPIO0 仍为低电平 → MCU 启动进入 Bootloader 模式。

3. 下载完成后，DTR 与 RTS 恢复高电平，

   • GPIO0 恢复为高电平 → ESP 自动重启进入运行模式。

这就是“自动下载”原理，不用再按 RST + BOOT 按键。

这样我们的ESP32最小电路就设计完成了。