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工控電路板設計過程中的常見誤區
2019-08-07 18:34:47 新聞來源:草莓視頻污片app:深圳市澤創偉業科技有限公司
工控(kong)電(dian)路(lu)板(ban)是指工業控(kong)制(zhi)所專用(yong)的或(huo)通用(yong)的電(dian)路(lu)板(ban),一般的工控(kong)電(dian)路(lu)板(ban)底層(ceng)的電(dian)路(lu)都是做好(hao)了(le)的,預留(liu)(liu)有IO,買(mai)了(le)工控(kong)電(dian)路(lu)板(ban)后,在電(dian)路(lu)板(ban)上預留(liu)(liu)的輸入輸出口接上用(yong)戶自己的器件,比(bi)如電(dian)機,電(dian)磁(ci)閥,傳感器從(cong)而完成自己想要(yao)完成的功能 。
工控電路板的工作原理如下:
在電(dian)路(lu)板(ban)下面(mian),是錯落有致的電(dian)路(lu)布線(xian);在上面(mian),則為(wei)棱角(jiao)分明(ming)的各(ge)個(ge)核心部件(jian):插槽、芯片(pian)、電(dian)阻(zu)、電(dian)容等。
當主機加電時,電流會在瞬間通過(guo)CPU、南北橋芯片、內存插(cha)槽(cao)、AGP插(cha)槽(cao)、PCI插(cha)槽(cao)、IDE接(jie)口以(yi)及主板(ban)邊(bian)緣的(de)(de)串口、并口、PS/2接(jie)口等。隨后,主板(ban)會根據BIOS(基本(ben)輸入輸出系統)來識別硬件,并進入操(cao)作(zuo)系統發揮出支撐(cheng)系統平臺工作(zuo)的(de)(de)功(gong)能。
工控主板的(de)(de)(de)特點:將不(bu)同電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)用電(dian)器連接(jie)(jie)在一(yi)起,并(bing)提供相(xiang)應的(de)(de)(de)電(dian)源;將不(bu)同功(gong)能的(de)(de)(de)用電(dian)器連接(jie)(jie)在一(yi)起,使它(ta)們(men)相(xiang)互傳(chuan)(chuan)遞信息;接(jie)(jie)收(shou)外(wai)來數(shu)據,并(bing)給其它(ta)設(she)備處(chu)理;將內部設(she)備處(chu)理的(de)(de)(de)數(shu)據集中,并(bing)傳(chuan)(chuan)遞給外(wai)界;平衡電(dian)腦(nao)中的(de)(de)(de)數(shu)據、能源、速度、溫(wen)度、電(dian)流等(deng)。
然而在工控電路板設計過程中,有幾個常見的誤區:
誤區一(yi):這板子(zi)的PCB設(she)計要求不高,就用(yong)細一(yi)點的線(xian),自動布吧(ba)
解讀:自動(dong)布線必然(ran)要占(zhan)用(yong)更大(da)的(de)PCB面積,同(tong)時產生比手(shou)動(dong)布線多好多倍(bei)的(de)過(guo)孔,在批(pi)量(liang)很大(da)的(de)產品中,PCB廠家降價(jia)所考慮的(de)因素(su)(su)除了商(shang)(shang)務因素(su)(su)外,就是線寬和(he)過(guo)孔數量(liang),它(ta)們(men)分別影響到(dao)PCB的(de)成品率和(he)鉆頭的(de)消耗數量(liang),節約了供應商(shang)(shang)的(de)成本,也就給降價(jia)找(zhao)到(dao)了理由(you)。
誤(wu)區二:這些總(zong)線信號都用電阻拉一下,感覺放心(xin)些。
解(jie)讀(du):電(dian)路設計的14個誤(wu)區解(jie)讀(du):信號需要(yao)上下(xia)拉的原因很多,但也不是個個都(dou)要拉(la)。上下拉(la)電(dian)(dian)阻拉(la)一個單純(chun)的(de)(de)輸入信號,電(dian)(dian)流(liu)也就幾十微安以下,但拉(la)一個被驅動了的(de)(de)信號,其(qi)電(dian)(dian)流(liu)將達毫安級,現(xian)在的(de)(de)系統常常是地址數據各32位,可能還有244/245隔(ge)離后的(de)(de)總線及其(qi)它信號,都(dou)上拉(la)的(de)(de)話,幾瓦的(de)(de)功耗就耗在這(zhe)些電(dian)(dian)阻上了。
誤區三:CPU和FPGA的(de)這些不用的(de)I/O口怎么處理呢?先讓它空著吧,以(yi)后再說。
解讀:不用的(de)I/O口如果懸(xuan)空的(de)話,受(shou)外界的(de)一點(dian)點(dian)干擾就(jiu)可(ke)能成(cheng)為反復振蕩的(de)輸入(ru)信(xin)號了,而MOS器(qi)件的(de)功耗基本(ben)取(qu)決于門電路(lu)的(de)翻轉次數。如果把它上拉的(de)話,每個引腳也會有(you)微安(an)級的(de)電流,所以(yi)最好的(de)辦法是設成(cheng)輸出(當然外面(mian)不能接其它有(you)驅動的(de)信(xin)號)
現象四:這款FPGA還剩這么多門用不完(wan),可盡情發(fa)揮吧
解讀(du):FGPA的功耗(hao)與被(bei)使用(yong)的觸發器(qi)數量(liang)及其翻(fan)轉次數成正比,所以同一(yi)型號的FPGA在不同電(dian)路不同時刻(ke)的功耗(hao)可能(neng)相(xiang)差(cha)100倍。盡(jin)量(liang)減少高速翻(fan)轉的觸發器(qi)數量(liang)是降低(di)FPGA功耗(hao)的根本方法。
誤區五:這些小(xiao)芯(xin)片的功耗(hao)都很低,不用考慮
解讀:對(dui)于內部不太復(fu)雜的芯片功耗是很難確定(ding)的,它主要由(you)引(yin)腳上的電流(liu)確定(ding),一個ABT16244,沒有負(fu)載(zai)的話耗電大(da)概不到1毫(hao)安(an),但它的指(zhi)標(biao)是每個腳可(ke)驅動60毫(hao)安(an)的負(fu)載(zai)(如(ru)匹(pi)配幾十歐姆的電阻),即滿(man)負(fu)荷的功耗最大(da)可(ke)達60*16=960mA,當然只(zhi)是電源電流(liu)這么(me)大(da),熱量(liang)都落到負(fu)載(zai)身(shen)上了(le)。
誤區六:存儲(chu)器有這么多(duo)控制信(xin)號,我(wo)這塊板子(zi)只需要用OE和WE信(xin)號就可以了,片選就接(jie)地吧,這樣讀操作(zuo)時(shi)數據出來得(de)快多(duo)了。
解(jie)讀:大部分存儲(chu)器的功耗在片選(xuan)有效時(shi)(不論OE和WE如(ru)何)將(jiang)比(bi)片選(xuan)無效時(shi)大100倍(bei)以上,所以應盡可能使(shi)用CS來控制芯片,并且在滿足其它要求的情況下(xia)盡可能縮短片選(xuan)脈沖的寬(kuan)度。
解讀:硬(ying)件只(zhi)是搭個(ge)舞臺,唱戲(xi)的卻是軟(ruan)件,總線(xian)上幾乎(hu)每一(yi)個(ge)芯(xin)片的訪問、每一(yi)個(ge)信號的翻(fan)轉(zhuan)差不多都(dou)由軟(ruan)件控制的,如果軟(ruan)件能減少外存(cun)的訪問次數(shu)(多使(shi)用(yong)寄存(cun)器(qi)變量(liang)、多使(shi)用(yong)內部CACHE等)、及時響應中斷(中斷往往是低(di)電(dian)平(ping)有效并帶有上拉電(dian)阻(zu))及其它爭對(dui)具(ju)體(ti)單板的特定(ding)措施都(dou)將(jiang)對(dui)降低(di)功耗作出(chu)很大(da)的貢(gong)獻。