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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:污污草莓視頻:深圳市澤創偉業科技有限公司
工(gong)控電(dian)(dian)路(lu)板(ban)是(shi)指工(gong)業控制所專用(yong)的(de)或通用(yong)的(de)電(dian)(dian)路(lu)板(ban),一(yi)般的(de)工(gong)控電(dian)(dian)路(lu)板(ban)底(di)層的(de)電(dian)(dian)路(lu)都是(shi)做好了的(de),預留有IO,買了工(gong)控電(dian)(dian)路(lu)板(ban)后,在電(dian)(dian)路(lu)板(ban)上(shang)預留的(de)輸入輸出(chu)口接上(shang)用(yong)戶自(zi)己(ji)的(de)器件,比(bi)如(ru)電(dian)(dian)機(ji),電(dian)(dian)磁(ci)閥,傳感器從而完成(cheng)自(zi)己(ji)想要完成(cheng)的(de)功能 。
工控電路板的工作原理如下:
在電(dian)(dian)路板(ban)下面,是錯落有致(zhi)的(de)電(dian)(dian)路布線;在上面,則為棱角分(fen)明(ming)的(de)各個核心部(bu)件(jian):插槽、芯片、電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)容(rong)等。
當主(zhu)機加電時,電流會在(zai)瞬間通過CPU、南北(bei)橋芯(xin)片、內存插槽(cao)、AGP插槽(cao)、PCI插槽(cao)、IDE接口(kou)以及主(zhu)板邊(bian)緣的(de)串口(kou)、并(bing)口(kou)、PS/2接口(kou)等。隨后,主(zhu)板會根(gen)據BIOS(基本輸(shu)入輸(shu)出(chu)系統)來識別硬件,并(bing)進入操作系統發揮出(chu)支撐系統平臺工(gong)作的(de)功能。
工控主板的(de)特點:將(jiang)不同電(dian)(dian)壓的(de)用電(dian)(dian)器連接(jie)在一起(qi),并提供相(xiang)(xiang)應的(de)電(dian)(dian)源(yuan);將(jiang)不同功能(neng)的(de)用電(dian)(dian)器連接(jie)在一起(qi),使它們相(xiang)(xiang)互傳遞(di)(di)信息;接(jie)收外來(lai)數(shu)據(ju),并給其(qi)它設備(bei)處理;將(jiang)內部設備(bei)處理的(de)數(shu)據(ju)集中(zhong),并傳遞(di)(di)給外界;平(ping)衡電(dian)(dian)腦中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)、能(neng)源(yuan)、速度、溫度、電(dian)(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:這(zhe)板子(zi)的PCB設(she)計要求(qiu)不(bu)高,就用細一點的線,自動(dong)布吧
解讀:自動(dong)布線(xian)(xian)必(bi)然要(yao)占用更大的(de)(de)PCB面積,同時產(chan)生比手(shou)動(dong)布線(xian)(xian)多好多倍的(de)(de)過(guo)(guo)孔,在批量(liang)(liang)很大的(de)(de)產(chan)品(pin)中,PCB廠家降(jiang)價所考慮的(de)(de)因(yin)素(su)除了商務(wu)因(yin)素(su)外,就是線(xian)(xian)寬和過(guo)(guo)孔數量(liang)(liang),它們分(fen)別影響(xiang)到PCB的(de)(de)成品(pin)率(lv)和鉆(zhan)頭的(de)(de)消耗數量(liang)(liang),節約了供應商的(de)(de)成本,也(ye)就給降(jiang)價找到了理由。
誤區二:這些總線信號都(dou)用電阻拉(la)一(yi)下,感覺放心些。
解讀:電(dian)路(lu)設計的(de)14個(ge)誤區解讀:信號需(xu)要上下拉的(de)原因很多,但也不是個(ge)(ge)個(ge)(ge)都要拉(la)(la)。上(shang)(shang)下(xia)(xia)拉(la)(la)電(dian)阻拉(la)(la)一個(ge)(ge)單(dan)純的(de)輸入信號(hao),電(dian)流也就幾(ji)十微安(an)以下(xia)(xia),但拉(la)(la)一個(ge)(ge)被驅動(dong)了的(de)信號(hao),其(qi)電(dian)流將(jiang)達(da)毫安(an)級,現在的(de)系統常(chang)常(chang)是地址數(shu)據各(ge)32位(wei),可能還有244/245隔離(li)后的(de)總線及(ji)其(qi)它(ta)信號(hao),都上(shang)(shang)拉(la)(la)的(de)話,幾(ji)瓦的(de)功耗就耗在這(zhe)些電(dian)阻上(shang)(shang)了。
誤區三:CPU和(he)FPGA的(de)這(zhe)些不(bu)用(yong)的(de)I/O口怎么(me)處理(li)呢?先讓它(ta)空著(zhu)吧(ba),以后(hou)再說。
解讀:不用(yong)的(de)I/O口如(ru)果懸空(kong)的(de)話,受(shou)外界的(de)一點(dian)點(dian)干擾就可能(neng)成為反(fan)復(fu)振蕩(dang)的(de)輸入信(xin)號了,而MOS器(qi)件(jian)的(de)功耗基本取(qu)決(jue)于門電路的(de)翻轉次數(shu)。如(ru)果把(ba)它(ta)上(shang)拉的(de)話,每個引腳(jiao)也會(hui)有(you)微安級的(de)電流,所以最好的(de)辦(ban)法是設成輸出(chu)(當(dang)然外面不能(neng)接(jie)其(qi)它(ta)有(you)驅動的(de)信(xin)號)
現(xian)象四:這款FPGA還(huan)剩這么多門(men)用不完,可(ke)盡情發揮(hui)吧
解讀:FGPA的(de)功(gong)(gong)耗與被使用的(de)觸(chu)發器數量及其翻轉(zhuan)次數成正比,所以同一型號的(de)FPGA在不同電路不同時刻的(de)功(gong)(gong)耗可能相差(cha)100倍(bei)。盡(jin)量減(jian)少高(gao)速(su)翻轉(zhuan)的(de)觸(chu)發器數量是降(jiang)低FPGA功(gong)(gong)耗的(de)根本方法。
誤區(qu)五(wu):這些小芯片的(de)功耗(hao)都很低,不用考慮
解讀:對于(yu)內部不太復雜(za)的(de)(de)芯片功耗(hao)是很(hen)難確(que)定的(de)(de),它主要由引腳上的(de)(de)電(dian)流(liu)確(que)定,一個ABT16244,沒有負載的(de)(de)話耗(hao)電(dian)大(da)(da)概不到1毫安(an),但(dan)它的(de)(de)指標是每(mei)個腳可驅動(dong)60毫安(an)的(de)(de)負載(如匹配(pei)幾十歐姆(mu)的(de)(de)電(dian)阻(zu)),即滿負荷的(de)(de)功耗(hao)最大(da)(da)可達(da)60*16=960mA,當(dang)然只是電(dian)源電(dian)流(liu)這(zhe)么大(da)(da),熱量(liang)都落到負載身上了。
誤區六:存儲器(qi)有這么多控(kong)制信號(hao)(hao),我這塊板子(zi)只需要用OE和WE信號(hao)(hao)就可以(yi)了,片選就接地吧,這樣讀操作(zuo)時數據出來(lai)得快多了。
解讀:大部(bu)分存儲器的(de)功耗在片(pian)選(xuan)有效時(shi)(shi)(不(bu)論OE和WE如(ru)何)將比片(pian)選(xuan)無效時(shi)(shi)大100倍以(yi)上,所(suo)以(yi)應(ying)盡可(ke)能使用CS來控制芯片(pian),并(bing)且(qie)在滿足其它(ta)要求的(de)情況下盡可(ke)能縮短(duan)片(pian)選(xuan)脈沖的(de)寬度。
解(jie)讀:硬件(jian)只是搭個(ge)舞臺,唱(chang)戲的(de)卻是軟件(jian),總線(xian)上(shang)幾乎每一個(ge)芯(xin)片的(de)訪問、每一個(ge)信號的(de)翻(fan)轉差不多(duo)都(dou)由軟件(jian)控制的(de),如果軟件(jian)能減少外存(cun)的(de)訪問次(ci)數(多(duo)使用寄(ji)存(cun)器變量、多(duo)使用內部CACHE等(deng))、及(ji)時響(xiang)應(ying)中斷(duan)(中斷(duan)往往是低電(dian)平(ping)有(you)效并帶有(you)上(shang)拉電(dian)阻(zu))及(ji)其它爭對具體(ti)單(dan)板的(de)特定措施都(dou)將(jiang)對降低功耗(hao)作出很大的(de)貢獻。