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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:黃瓜視頻APP在線下載:深圳市澤創偉業科技有限公司
工(gong)控(kong)(kong)電路(lu)(lu)(lu)板(ban)是指工(gong)業(ye)控(kong)(kong)制所專用(yong)的(de)或通用(yong)的(de)電路(lu)(lu)(lu)板(ban),一(yi)般(ban)的(de)工(gong)控(kong)(kong)電路(lu)(lu)(lu)板(ban)底層的(de)電路(lu)(lu)(lu)都是做(zuo)好了(le)的(de),預留(liu)有IO,買了(le)工(gong)控(kong)(kong)電路(lu)(lu)(lu)板(ban)后,在電路(lu)(lu)(lu)板(ban)上預留(liu)的(de)輸入輸出口接(jie)上用(yong)戶(hu)自己的(de)器件,比如電機,電磁閥,傳感器從而完成(cheng)自己想要完成(cheng)的(de)功能 。
工控電路板的工作原理如下:
在電路板下面(mian),是錯落(luo)有致的電路布線;在上面(mian),則為(wei)棱角(jiao)分明的各個核心部件:插槽、芯片(pian)、電阻、電容等。
當主(zhu)機加電時(shi),電流會在瞬間通過CPU、南北橋(qiao)芯片(pian)、內存插(cha)(cha)槽、AGP插(cha)(cha)槽、PCI插(cha)(cha)槽、IDE接口以及主(zhu)板邊緣的(de)串口、并口、PS/2接口等(deng)。隨后,主(zhu)板會根(gen)據BIOS(基本輸入輸出(chu)系統)來識別硬(ying)件,并進入操作系統發揮(hui)出(chu)支撐系統平臺工(gong)作的(de)功能。
工控主板的(de)特點:將不(bu)同(tong)電(dian)壓的(de)用(yong)電(dian)器連接(jie)在一(yi)起(qi)(qi),并提供(gong)相(xiang)應的(de)電(dian)源;將不(bu)同(tong)功能(neng)(neng)的(de)用(yong)電(dian)器連接(jie)在一(yi)起(qi)(qi),使(shi)它們相(xiang)互傳(chuan)遞(di)信息;接(jie)收外來數據,并給其(qi)它設(she)備處理;將內部(bu)設(she)備處理的(de)數據集中,并傳(chuan)遞(di)給外界;平(ping)衡電(dian)腦中的(de)數據、能(neng)(neng)源、速(su)度、溫度、電(dian)流等。
然而在工控電路板設計過程中,有幾個常見的誤區:
誤(wu)區一:這板子(zi)的PCB設計要(yao)求(qiu)不高,就用細一點(dian)的線,自動布吧
解(jie)讀:自(zi)動布線必然要占(zhan)用更大的PCB面積,同時產生比手動布線多好多倍(bei)的過(guo)孔,在(zai)批量很大的產品(pin)中,PCB廠家降價(jia)所考慮(lv)的因素除了商務(wu)因素外,就是線寬和(he)過(guo)孔數量,它們分別影響(xiang)到(dao)PCB的成(cheng)品(pin)率和(he)鉆頭的消耗(hao)數量,節約(yue)了供(gong)應商的成(cheng)本,也(ye)就給降價(jia)找到(dao)了理(li)由(you)。
誤(wu)區二:這(zhe)些(xie)總線信號都(dou)用電阻拉一下,感覺放心(xin)些(xie)。
解(jie)讀:電路設(she)計的14個誤區解(jie)讀:信(xin)號需要上(shang)下拉的原因很(hen)多,但也不是個(ge)個(ge)都(dou)要拉(la)。上下拉(la)電阻拉(la)一(yi)個(ge)單純的輸入信號,電流也就(jiu)幾十微安(an)以下,但拉(la)一(yi)個(ge)被驅動了的信號,其電流將達毫安(an)級(ji),現在(zai)的系統(tong)常常是地址(zhi)數(shu)據各32位,可能(neng)還有244/245隔離后(hou)的總線(xian)及其它信號,都(dou)上拉(la)的話,幾瓦的功(gong)耗(hao)就(jiu)耗(hao)在(zai)這些電阻上了。
誤區三(san):CPU和FPGA的這些不用的I/O口怎么處(chu)理呢?先讓它空著吧,以(yi)后再說。
解讀:不用的(de)(de)I/O口(kou)如(ru)(ru)果(guo)懸(xuan)空的(de)(de)話,受(shou)外界的(de)(de)一點點干擾就可能(neng)成為反復(fu)振蕩的(de)(de)輸入(ru)信號(hao)了,而MOS器件(jian)的(de)(de)功耗基(ji)本取決于門(men)電(dian)路的(de)(de)翻轉次(ci)數。如(ru)(ru)果(guo)把它(ta)上拉(la)的(de)(de)話,每個(ge)引腳也會(hui)有(you)微安級的(de)(de)電(dian)流,所以最好的(de)(de)辦法(fa)是設成輸出(chu)(當然外面(mian)不能(neng)接其它(ta)有(you)驅動(dong)的(de)(de)信號(hao))
現象(xiang)四:這款FPGA還(huan)剩這么多門(men)用(yong)不完(wan),可(ke)盡情發揮吧
解讀:FGPA的(de)功耗與被使用的(de)觸發(fa)器(qi)數量及其翻(fan)轉次數成(cheng)正比,所以同(tong)一型(xing)號的(de)FPGA在不同(tong)電路不同(tong)時刻的(de)功耗可能相差(cha)100倍。盡量減少高(gao)速翻(fan)轉的(de)觸發(fa)器(qi)數量是降低FPGA功耗的(de)根(gen)本方法(fa)。
誤(wu)區五:這些小芯(xin)片(pian)的功耗都很低,不(bu)用(yong)考慮(lv)
解讀:對于(yu)內部不太復雜的(de)芯片功耗(hao)(hao)是很(hen)難確定的(de),它主(zhu)要由(you)引(yin)腳上(shang)的(de)電(dian)流確定,一(yi)個(ge)ABT16244,沒有負(fu)載(zai)的(de)話耗(hao)(hao)電(dian)大概不到1毫安,但它的(de)指(zhi)標是每個(ge)腳可(ke)驅動60毫安的(de)負(fu)載(zai)(如(ru)匹配幾十(shi)歐(ou)姆的(de)電(dian)阻),即(ji)滿負(fu)荷的(de)功耗(hao)(hao)最大可(ke)達60*16=960mA,當然只是電(dian)源(yuan)電(dian)流這么大,熱量都落到負(fu)載(zai)身上(shang)了。
誤區六:存儲(chu)器有這(zhe)么多控制信(xin)號,我(wo)這(zhe)塊板子(zi)只(zhi)需要用OE和WE信(xin)號就可以了(le),片選(xuan)就接地吧,這(zhe)樣讀操作時數據出來得快(kuai)多了(le)。
解讀:大部(bu)分存儲器的功耗在(zai)片選(xuan)有(you)效時(不論OE和WE如(ru)何)將比片選(xuan)無(wu)效時大100倍以(yi)上,所以(yi)應(ying)盡可能使用CS來控制芯片,并且在(zai)滿(man)足其它(ta)要求(qiu)的情況下盡可能縮(suo)短片選(xuan)脈沖(chong)的寬(kuan)度。
解讀:硬件只是(shi)搭個(ge)舞臺,唱戲(xi)的(de)卻是(shi)軟件,總線上幾乎每一(yi)個(ge)芯片的(de)訪問(wen)、每一(yi)個(ge)信號的(de)翻(fan)轉差不多都由軟件控制的(de),如果軟件能(neng)減少外存的(de)訪問(wen)次數(多使用(yong)寄存器(qi)變量、多使用(yong)內部(bu)CACHE等)、及(ji)時響應(ying)中(zhong)斷(duan)(中(zhong)斷(duan)往往是(shi)低電平(ping)有效并帶有上拉電阻)及(ji)其它(ta)爭對具(ju)體(ti)單板的(de)特(te)定措施(shi)都將對降低功耗作出(chu)很大的(de)貢(gong)獻(xian)。