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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:驚爆草莓污視頻:深圳市澤創偉業科技有限公司
工控(kong)電(dian)(dian)路板(ban)(ban)是(shi)指(zhi)工業控(kong)制所專用的(de)(de)或通用的(de)(de)電(dian)(dian)路板(ban)(ban),一般的(de)(de)工控(kong)電(dian)(dian)路板(ban)(ban)底層的(de)(de)電(dian)(dian)路都是(shi)做(zuo)好(hao)了(le)(le)的(de)(de),預留有IO,買了(le)(le)工控(kong)電(dian)(dian)路板(ban)(ban)后,在電(dian)(dian)路板(ban)(ban)上預留的(de)(de)輸(shu)(shu)入輸(shu)(shu)出(chu)口接(jie)上用戶自己(ji)的(de)(de)器件,比如電(dian)(dian)機,電(dian)(dian)磁閥,傳感器從而(er)完成自己(ji)想要完成的(de)(de)功能 。
工控電路板的工作原理如下:
在電路板(ban)下面,是(shi)錯落有(you)致(zhi)的(de)電路布線;在上面,則(ze)為棱角分明的(de)各個核心部件:插(cha)槽(cao)、芯片、電阻、電容等。
當(dang)主機加電(dian)時(shi),電(dian)流會(hui)(hui)在瞬(shun)間通過CPU、南(nan)北橋芯片、內存(cun)插槽(cao)、AGP插槽(cao)、PCI插槽(cao)、IDE接口(kou)以及主板(ban)邊緣的(de)串口(kou)、并口(kou)、PS/2接口(kou)等。隨后,主板(ban)會(hui)(hui)根據(ju)BIOS(基本(ben)輸入(ru)輸出(chu)系(xi)統)來識別硬件,并進入(ru)操作系(xi)統發揮出(chu)支撐系(xi)統平臺工作的(de)功(gong)能。
工控主板的特(te)點(dian):將(jiang)(jiang)不(bu)同(tong)電壓(ya)的用電器連接在一(yi)起,并提供相(xiang)應的電源;將(jiang)(jiang)不(bu)同(tong)功(gong)能(neng)的用電器連接在一(yi)起,使(shi)它們相(xiang)互(hu)傳(chuan)遞信息;接收外(wai)(wai)來數據(ju),并給其(qi)它設(she)備(bei)處理(li);將(jiang)(jiang)內部設(she)備(bei)處理(li)的數據(ju)集(ji)中,并傳(chuan)遞給外(wai)(wai)界;平衡(heng)電腦中的數據(ju)、能(neng)源、速度、溫度、電流等。
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):這板子的PCB設計要求不高,就(jiu)用細一(yi)點的線,自動布吧
解讀(du):自動布線(xian)必然要占用(yong)更大(da)的PCB面積,同時產生比(bi)手動布線(xian)多好多倍的過孔(kong),在(zai)批量(liang)很大(da)的產品(pin)中,PCB廠家降(jiang)價(jia)(jia)所考慮(lv)的因素(su)除了商務(wu)因素(su)外,就是線(xian)寬(kuan)和過孔(kong)數(shu)量(liang),它們分(fen)別影響到PCB的成品(pin)率和鉆頭的消耗數(shu)量(liang),節約了供應商的成本,也(ye)就給降(jiang)價(jia)(jia)找到了理由。
誤區二(er):這(zhe)些總線(xian)信號(hao)都用電阻拉一下,感覺(jue)放心些。
解讀:電路設(she)計的(de)(de)14個誤區解讀:信號需要上下(xia)拉的(de)(de)原(yuan)因(yin)很多,但也不是(shi)個(ge)個(ge)都要(yao)拉(la)。上(shang)下拉(la)電阻拉(la)一(yi)個(ge)單純的(de)輸入信號,電流(liu)也就(jiu)幾十微安以下,但拉(la)一(yi)個(ge)被驅動了的(de)信號,其(qi)(qi)電流(liu)將達毫安級,現在的(de)系統常(chang)常(chang)是(shi)地址數據各32位,可能還有244/245隔離后的(de)總線及(ji)其(qi)(qi)它信號,都上(shang)拉(la)的(de)話,幾瓦的(de)功(gong)耗(hao)就(jiu)耗(hao)在這些電阻上(shang)了。
誤(wu)區三:CPU和FPGA的(de)這些不用的(de)I/O口怎么處理呢(ni)?先讓它空(kong)著(zhu)吧,以(yi)后再(zai)說(shuo)。
解讀:不(bu)用的I/O口如果懸空的話,受外界的一(yi)點點干擾就可能成為反(fan)復振蕩的輸(shu)(shu)入(ru)信(xin)號了,而MOS器件的功(gong)耗基本取決于門電路的翻轉(zhuan)次數。如果把(ba)它上拉的話,每個引腳也會有微安級的電流(liu),所以最好(hao)的辦法是設成輸(shu)(shu)出(當然外面不(bu)能接(jie)其它有驅(qu)動的信(xin)號)
現象四:這(zhe)款(kuan)FPGA還(huan)剩這(zhe)么(me)多門用不完,可盡情發揮吧
解讀(du):FGPA的功(gong)耗(hao)與被使用的觸(chu)發器數量及其翻轉(zhuan)次數成正比,所以同(tong)一(yi)型號的FPGA在不同(tong)電(dian)路不同(tong)時刻的功(gong)耗(hao)可(ke)能相差(cha)100倍(bei)。盡量減少(shao)高速翻轉(zhuan)的觸(chu)發器數量是(shi)降低FPGA功(gong)耗(hao)的根本方法(fa)。
誤區五:這些小(xiao)芯片的功耗都很低,不用考慮(lv)
解讀:對于內部不(bu)太(tai)復雜的(de)(de)芯片功耗(hao)(hao)是很難(nan)確定(ding)的(de)(de),它主要由引腳上的(de)(de)電(dian)流確定(ding),一個(ge)(ge)ABT16244,沒(mei)有負(fu)(fu)載的(de)(de)話耗(hao)(hao)電(dian)大(da)概不(bu)到1毫安,但(dan)它的(de)(de)指(zhi)標是每個(ge)(ge)腳可驅(qu)動60毫安的(de)(de)負(fu)(fu)載(如匹配幾(ji)十歐姆的(de)(de)電(dian)阻),即滿負(fu)(fu)荷的(de)(de)功耗(hao)(hao)最大(da)可達60*16=960mA,當(dang)然只是電(dian)源電(dian)流這么大(da),熱量都(dou)落到負(fu)(fu)載身上了。
誤(wu)區六(liu):存儲器(qi)有這(zhe)(zhe)么多控制(zhi)信號,我這(zhe)(zhe)塊(kuai)板子只需要用OE和WE信號就(jiu)可以了(le),片選(xuan)就(jiu)接地吧,這(zhe)(zhe)樣讀操作(zuo)時數據出(chu)來(lai)得快多了(le)。
解(jie)讀(du):大(da)部分存儲器的功(gong)耗在片選有效時(不論OE和(he)WE如何)將(jiang)比(bi)片選無效時大(da)100倍以上,所(suo)以應盡可能使用CS來(lai)控制芯片,并且在滿足其它要求的情(qing)況(kuang)下盡可能縮短片選脈沖的寬度。
解讀:硬(ying)件只是(shi)搭個舞臺,唱戲的卻(que)是(shi)軟件,總線(xian)上幾乎每(mei)(mei)一個芯片的訪(fang)問、每(mei)(mei)一個信號的翻(fan)轉差不(bu)多(duo)都(dou)由軟件控制(zhi)的,如果軟件能減少(shao)外存的訪(fang)問次數(shu)(多(duo)使(shi)用寄(ji)存器變量、多(duo)使(shi)用內部(bu)CACHE等)、及時(shi)響應中斷(中斷往(wang)往(wang)是(shi)低電平有(you)效并帶有(you)上拉電阻)及其它(ta)爭對具(ju)體單板的特(te)定(ding)措施(shi)都(dou)將對降低功耗作出很大(da)的貢獻。