嵌入式系统接口设计及应用.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 电源电路设计 电源电路的设计 选用AS1117-5.0, AS1117-3.3, AS1117-2.5 电源旁路电容 电源旁路电容的作用 滤除杂波，提高抗干扰性能。 如果电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路，就称为旁路电容； 如果主要是为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，就可以称为去耦电容； 如果用于滤波电路中，那么又可以称为滤波电容； 除此以外，对于直流电压，电容器还可作为电路储能，利用冲放电起到电池的作用。 可靠滤波方法是将一大一小两个电容并联，一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段；用大电容滤除低频波、小电容滤除高频波。电容值和你要滤除频率的平方成反比。具体电容的选择可以用公式C=4Pi*Pi/(R*f*f) 电源旁路电容 电源旁路电容的选择 PCB板滤波电容的选择 如果PCB上主要工作频率比较低，加两个电容就可以了，一个虑除纹波，一个虑除高频信号。如果会出现比较大的瞬时电流，建议再加一个比较大的钽电容。 小电容：10M以下数字电路一般选0.1uF，按C=1/f估算。 大电容：电解电容，一般选1-100uF。 瓷片电容对高频滤除效果最好，而电解电容对低频的抑制效果就比其他的好，独石、钽电容等，在温度系数方面比瓷片的好，而在滤除高频方面远没有瓷片的好。 电解电容黑色的电容最差、绿色的电容要好一些、蓝色的电容要比绿色的电容又要强一点。所以一般在主板上看到的CPU周围滤波电容都用的是绿色的，而其他地方则是黑色的。 核心板的PCB板设计 整理原理图：core、Memory、Power 原理图编译、排错 生成网表、导入PCB 元器件布局 布线 核心板的PCB板设计 Protel设置 Project?Project Option?Class 不勾选Generate Rooms 核心板的PCB板设计 Protel设置 Project?Project Option?Option 选择Global(Netlabels and ports global) 解决Port不标准问题。 核心板的PCB板设计 Protel设置 Auto Route?Setup?Edit Rules 设置绝缘间隔等 BUFFER Buffer 电源旁路电容 电源旁路电容的选择 电源电路中全波整流滤波电容的计算 全波整流时，整流的对象是50HZ的交流电，交流电的每个周期是20毫秒，整流后变成周期为10毫秒的波动直流电，如图1中的U2，因此，电容器的充放电周期为T=10毫秒；一般电源滤波电容可以估算如下： C=（Io * T）/（V1-V2） 其中，Io是电源电流值；T是充放电时间；V1是正常工作时来自整流桥的最低电压；V2是后面稳压器件所需要的最小电压。 电源旁路电容 电源旁路电容的选择 电源电路中全波整流滤波电容的计算 滤波电容是一个储能元件，滤波的基本含义是：电容在整流桥输出高电压时所存储的电荷，在整流桥输出低电压V1时释放出来，这时的能量必须满足电源的最低V2需求。 假设系统需要0.5A的电流，变压器副端额定电压（输入220V时的输出电压）为10V，按照220V±10%可靠性设计，滤波电容输出端至少需要7V电压，那么滤波电容应该选择多大？ 分析：变压器的变比应该为220/10=22，变压器原端最小电压是198V，此时变压器输出端电压是9.0V，于是滤波电容C计算如下： C=(Io×T)/(V1-V2)=0.5A×10ms/(9.0V-7V)≈2500uF 电源旁路电容 电源旁路电容的选择 电源电路中全波整流滤波电容的计算 这是一个比较大的电容，为了减小这个电容，把变压器的变比改为15，此时变压器原端最小电压198V时变压器输出端电压是13.2V，于是滤波电容C计算如下： C=(Io×T)/(V1-V2)=0.5A×10毫秒/13.2V-7V≈800uF 工程估算公式 C(F)=2I/fU I 工作电流A U 工作电压V f 工作频率hz C(F)=2I/fU=2*0.5/100*10=0.001F=1000uF 电源旁路电容 电源旁路电容的选择 分析PC机主板滤波电容的选择 一般芯片管脚的电容是滤除高频杂信号的，对电容的要求还是有区别的，瓷片电容对高频滤除效果最好，而电解电容对低频的抑制效果就比其他的好，至于独石、钽电容等，在温度系数方面比瓷