dsp系统的电源和复位电路设计(精)

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1、--单片机与可编程器件ＤＳＰ系统的电源和复位电路设计?山东大学信息学院王立华?１．ＤＳＰ系统电源电路设计对于任何一个电气系统来说，电源是不可缺少的部分，在ＤＳＰ芯片内部一般需要有五种典型电源：ＣＰＵ内核电源、Ｉ／Ｏ电源、ＰＬＬ（ｐｈａｓｅｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ）电源、ＦＬＡＳＨ编程电源、模拟电路电源，其中后两种仅Ｃ２０００系列有。另外根据使用的芯片类型不同，其内核电源、Ｉ／Ｏ电源所需的电压亦有所不同，在设计时所有这几种电源都要由各自的电源供电。因此ＤＳＰ应用电路系统一般为多电源系统。在进行电源设计时，需要特别强调的是模拟电路和数字电路部分要独立供电，数字地与模拟地分开，遵循“单

2、点”接地的原则。系统中的模拟电源（如ＰＬＬ电源、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ电源等）一般由（有噪声的）数字电源产生，主要有两种产生方式：一种是数字电源与模拟电源以及数字地与模拟地之间加铁氧体磁珠（ｆ---ｅｒｒｉｔｅｂｅａｄ）或电感构成无源滤波电路（如图１），铁氧体磁珠在低频时阻抗很低，而在高生电源、地环路。设计时尽量采用多层板，为电源和地分别安排专用的层，同层上的多个电源、地用隔离带分割，并且用地平面代替地总线，ＤＳＰ都有多个接地引脚，每一个引脚都要单独接地，尽可能地减少负载的数量。ＤＳＰ系统电源设计中，一般采用单一的＋５Ｖ电源经过ＤＣ／ＤＣ变换得到其它数值的电源电压，如３．３、１．８、

3、２．５Ｖ等。＋５Ｖ电源一般可通过外部开关电源或交流２２０Ｖ经变压、整流、滤波直接得到，但这样得到的＋５Ｖ电源虽带负载能力强，但是纹波较大，一般不能直接应用到ＤＳＰ系统中，需要再经过ＤＣ／ＤＣ变换将该电压进行隔离稳压处理。对于＋５Ｖ电源经过ＤＣ／ＤＣ变换得到其它数值的电源电压主要有四种方式：（１）采用低压差式的线性稳压器（ＬＤＯ），如ＴＰＳ７６７Ｄ３１８（双路输出，５Ｖ输入、３．３Ｖ／１．８Ｖ输出）、ＴＰＳ７６８３３（单路输出，５Ｖ输入、３．３Ｖ输出）等。该种方式电路结构简单，成本低，但功耗大，效率低。（２）采用ＤＣ／ＤＣ控制器，如ＴＰＳ５６３００（双路输出，５Ｖ输入、１．３～

4、３．３Ｖ输出）、ＴＰＳ５６１００（单路输出，５Ｖ输入、１．３～２．６Ｖ图１配合问题。在上电过程中，如果内核先获得供电，周围没有得到供电，这时对芯片不会产生损坏，只是没有输入输出而已，但是如果周边Ｉ／Ｏ接口先得到供电，内核后得到供电，则有可能会导致ＤＳＰ和外围引脚同时作为输出端，此时如果双方输出的值是相反的，那么两输出端就会因反向驱动可能出现大电流，从而影响器件的寿命，甚至损坏器件。同样在掉电时，如果内核先掉电，也有可能出现大电流，因此一般要求ＣＰＵ内核电源先于Ｉ／Ｏ电源上电，后于Ｉ／Ｏ电源掉电。但ＣＰＵ内核电源与Ｉ／Ｏ电源供电时间相差不能太长（一般不能大于１秒，否则也会影响器

5、件的寿命或损坏器件），为保护ＤＳＰ器件，应在ＣＰＵ内核电源与Ｉ／Ｏ电源之间还要加一肖特基二极管。具有上电次序控制的ＤＳＰ电源电路可参见图３。输出）和ＭＯＳ对管以及电感线圈构成的电源变换器，该方式的特点是输出电流大、效率高，但需要占用较大的电路面积。（３）采用芯片内含ＭＯＳ管的ＤＣ／ＤＣ控制器，如ＴＰＳ５４３１０（单路输出，５Ｖ输入、０．９～４．５Ｖ输出）等，该方式同样具有输出电流大、效率高的特点，并且所占面积比第２种小，但费用上升。（４）采用ＤＣ／ＤＣ模块，如ＰＴ６９３１（双路输出，５Ｖ输入、３．３Ｖ／１．８Ｖ输出）等，该方式效率高，设计方便，但价格也较高。---在设计时，要

6、从电源的转换效率、成本、电路空间、输出电压是否要求可调、带负载情况等几个方面综合考虑，选取图２频时阻抗很高，可以抑制高频干扰，从而滤除掉数字电路的噪声。这种方式结构简单，能满足大多数应用的要求；另一种是采用多路稳压器的方法（如图２所示），该方法能提供更好的去耦效果，但电路复杂，成本高，使用时注意模拟地和数字地必须连在一起。通常每个电源引脚要３．电源监视电路和复位电路的设计为保证ＤＳＰ芯片在电源未达到要求的电平时，不会产生不受控制的状态，必须在系统中加入电源监控和复位电路，由该电路确保在系统加电过程中，在内核电压和外围端口电压达到要求之前，ＤＳＰ芯片始终处于复位状态，直到内核电

7、压和外围接口电压达到所要求的电平。同时如果电源电压一旦降到门限值以下，则强制芯片进入复位状态，确保系统稳定工作。对于复位电路的设计，一方面应确保复位低电平时间足够长（一般需要２０ｍｓ以上），保证ＤＳＰ可靠复位；另一方面应保证稳定性良好，防止ＤＳＰ误复位。一般应保证复位输入端（ＲＳ）低电平至少持续６个时钟周期，即若时钟为２０ＭＨｚ合适的电源设计方案。２．电源的上电、掉电次序ＤＳＰ供电电源在设计时，由于内核电源与端口电源的电压不同，需要两种电源供电，所以必须要考虑它们之间的加一个１０～１００ｎＦ的旁路电容，