DSP系統(tǒng)的電源和復(fù)位電路設(shè)計(jì)(精)

1、單片機(jī)與可編程器件XIDSP 系統(tǒng)的電源和復(fù)位電路設(shè)計(jì)?山東大學(xué)信息學(xué)院王立華？1.DSP 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)對(duì)于任何一個(gè)電氣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電源是不可缺少的部 分，在DSP 芯片內(nèi)部一般需要有五種典型電源：CPU 內(nèi)核電源、I/O電 源、PLL（phasclocked loop ）電源、FLASH 編程電源、模擬電路電源，其中后兩種僅 C 2 00 0系列有。另外根據(jù)使用的芯片類型 不同，其內(nèi)核電源、I/O電源所需的電壓亦有所不同，在設(shè)計(jì)時(shí)所有這幾種電 源都要由各自的電源供電。因此 DSP 應(yīng)用電路系統(tǒng)一般為多電源系統(tǒng)。在進(jìn)行電源設(shè)計(jì)時(shí)，需要特別強(qiáng)調(diào)的是模擬電路和數(shù)字電路部分要獨(dú)立供電，數(shù) 字地與模

2、擬地分開(kāi)，遵循 單點(diǎn)”接地的原則。系統(tǒng)中的模擬電源（如 PLL 電 源、A/D、D/A電源等）一般由（有噪聲的）數(shù)字電源產(chǎn)生，主要有兩種產(chǎn) 生方式：一種是數(shù)字電源與模擬電源以及數(shù)字地與模擬地之間加鐵氧體磁珠（ferritebead ）或電感構(gòu)成無(wú)源濾波電路（如圖 1）,鐵氧體磁珠在低 頻時(shí)阻抗很低，而在高生電源、地環(huán)路。設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用多層板，為電源和地分別安排專用的層，同層 上的多個(gè)電源、地用隔離帶分割，并且用地平面代替地總線，DSP 都有多個(gè)接 地引腳，每一個(gè)引腳都要單獨(dú)接地，盡可能地減少負(fù)載的數(shù)量。DSP 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)中，一般采用單一的+5V電源經(jīng)過(guò) DC/DC 變換得到其 它數(shù)值的電源電

3、壓，如 3.3、1.8、2.5V等。+5V電源一般可通過(guò)外 部開(kāi)關(guān)電源或交流 2 2 0 V 經(jīng)變壓、 整流、 濾波直接得到， 但這樣得到的+5V電源雖帶負(fù)載能力強(qiáng)， 但是紋波較大，一般不能直接應(yīng)用到 DSP 系統(tǒng)中，需要 再經(jīng)過(guò) DC/DC 變換將該電壓進(jìn)行隔離穩(wěn)壓處理。對(duì)于+5V電源經(jīng)過(guò) DC/ DC 變換得到其它數(shù)值的電源電壓主要有四種方式：（1）采用低壓差式的線性穩(wěn)壓器（LDO），如 TPS76 7D3 18（雙路 輸出，5V輸入、3.3V/1.8V輸出）、TPS 7 6 8 3 3 （單路輸出， 5V輸入、3.3V輸出）等。該種方式電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但功耗大，效 率低。（2）采用

4、 DC/DC 控制器，如 TPS 5 6 3 0 0 （雙路輸出，5V輸入、1.33.3V輸出）、TPS 5 6 1 0 0 （單路輸出，5V輸入、1.3 2.6V 圖 1配合問(wèn)題。在上電過(guò)程中，如果內(nèi)核先獲得供電，周圍沒(méi)有得到供電，這時(shí)對(duì)芯 片不會(huì)產(chǎn)生損壞，只是沒(méi)有輸入輸出而已，但是如果周邊 I/O接口先得到供 電，內(nèi)核后得到供電，則有可能會(huì)導(dǎo)致 DSP 和外圍引腳同時(shí)作為輸出端，此時(shí) 如果雙方輸出的值是相反的，那么兩輸出端就會(huì)因反向驅(qū)動(dòng)可能出現(xiàn)大電流，從 而影響器件的壽命，甚至損壞器件。同樣在掉電時(shí)，如果內(nèi)核先掉電，也有可能 出現(xiàn)大電流，因此一般要求 CPU內(nèi)核電源先于 I/O電源上電，后

5、于 I/O電 源掉電。但 CPU 內(nèi)核電源與I/O電源供電時(shí)間相差不能太長(zhǎng)（一般不能大于 1 秒，否則也會(huì)影響器件的壽命或損壞器件），為保護(hù) DSP 器件，應(yīng)在 CPU 內(nèi)核電源與 I/O電源之間還要加一肖特基二極管。具有上電次序控制的 DSP 電源電路可參見(jiàn)圖 3。輸出）和 MOS 對(duì)管以及電感線圈構(gòu)成的電源變換器，該方式的特點(diǎn)是輸出電流 大、效率高，但需要占用較大的電路面積。（3）采用芯片內(nèi)含 MOS 管的 DC/DC 控制器，如 TPS 5 4 3 1 0 （單路 輸出，5V輸入、0.94.5V輸出）等，該方式同樣具有輸出電流大、效 率高的特點(diǎn)，并且所占面積比第 2 種小，但費(fèi)用上升。（

6、4）采用 DC/DC 模塊，如 PT 6 9 3 1 （雙路輸出，5V輸入、3.3V /1.8V輸出）等，該方式效率高，設(shè)計(jì)方便，但價(jià)格也較高。在設(shè)計(jì)時(shí)，要從電源的轉(zhuǎn)換效率、成本、電路空間、輸出電壓是否要求可調(diào)、帶 負(fù)載情況等幾個(gè)方面綜合考慮，選取圖 2頻時(shí)阻抗很高，可以抑制高頻干擾，從而濾除掉數(shù)字電路的噪聲。這種方式結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，能滿足大多數(shù)應(yīng)用的要求；另一種是采用多路穩(wěn)壓器的方法（如圖 2所 示），該方法能提供更好的去耦效果，但電路復(fù)雜，成本高，使用時(shí)注意模擬地 和數(shù)字地必須連在一起。通常每個(gè)電源引腳要3 電源監(jiān)視電路和復(fù)位電路的設(shè)計(jì)為保證 DSP 芯片在電源未達(dá)到要求的電平 時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生不

7、受控制的狀態(tài)，必須在系統(tǒng)中加入電源監(jiān)控和復(fù)位電路，由該電 路確保在系統(tǒng)加電過(guò)程中，在內(nèi)核電壓和外圍端口電壓達(dá)到要求之前，DSP 芯 片始終處于復(fù)位狀態(tài)，直到內(nèi)核電壓和外圍接口電壓達(dá)到所要求的電平。同時(shí)如 果電源電壓一旦降到門限值以下，則強(qiáng)制芯片進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定工 作。對(duì)于復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，一方面應(yīng)確保復(fù)位低電平時(shí)間足夠長(zhǎng)（一般需要 2 0 ms 以上），保證 DSP 可靠復(fù)位； 另一方面應(yīng)保證穩(wěn)定性良好， 防止 DSP 誤 復(fù)位。 一般應(yīng)保證復(fù)位輸入端 （RS）低電平至少持續(xù) 6 個(gè)時(shí)鐘周期，即若時(shí)鐘 為 20MHz合適的電源設(shè)計(jì)方案。2 電源的上電、掉電次序 DSP 供電電源在設(shè)計(jì)時(shí)

8、，由于內(nèi)核電源與端口電源 的電壓不同，需要兩種電源供電，所以必須要考慮它們之間的加一個(gè) 1010 0nF的旁路電容，一般旁路電容采用瓷片電容。在 PCB 四 周還要均勻分布一些 4.710 yF大電容，避免產(chǎn) 年J-L lt- t l idtiiE3iilnwi1單片機(jī)與可編程器件2 單片機(jī)控制 IC 總線高頻頭?四川理工學(xué)院電子信息工程系袁著？s隨著圖文電視接收卡的更新和換代，許多 ISA/PCI 總線的圖文接收卡閑置了下來(lái)，一般的圖文卡使用的高頻頭都是 I2C總線控制的，本文就給大家介紹如何通過(guò)單片機(jī)操作 I2C 總線來(lái)控制高頻頭（有關(guān)I2C 總線的情況請(qǐng)大家參閱 PHILIPS 公司的官方資料）。1.I2C 總線高頻頭簡(jiǎn)介我們知道，高頻頭實(shí)際上是一個(gè)混頻器（Mixer 也可以叫乘法器），把外界 較高的載波信號(hào)通過(guò)與本振混頻以后輸出中頻信號(hào)，而高頻頭無(wú)外乎都是超外差 接收方式的，即本振高于外界的輸入頻率，傳統(tǒng)的高頻頭是通過(guò)改變調(diào)諧電壓來(lái) 調(diào)節(jié)本振的，這樣的高頻頭不適合于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制，所以，一般圖文電視接 收卡的高頻頭都是 I2C 總線控制本振的，不僅是在計(jì)算機(jī)上，在一些進(jìn)口電視上面也采用這種