设计素材网站版权,wordpress 自定义链接,建筑培训网查询,济宁营销型网站建设在单片机芯片规格书中#xff0c;我们经常能看到多个组VDD的设计#xff0c;如下红框所示管脚都是VDD管脚。 为什么需要这样设计#xff1f;只设置一个VDD管脚#xff0c;把其他的VDD管脚让出来多做几个IO或是其他复用功能不好吗#xff1f;接下来我们从单片机内部的电路结… 在单片机芯片规格书中我们经常能看到多个组VDD的设计如下红框所示管脚都是VDD管脚。 为什么需要这样设计只设置一个VDD管脚把其他的VDD管脚让出来多做几个IO或是其他复用功能不好吗接下来我们从单片机内部的电路结构、功耗、EMC等方面来探讨为什么单片机芯片上需要多组VDD以及如何设计VDD的电源系统。
内部电路结构 首先需要了解单片机内部电路结构。一般来说单片机的内部结构可以分为三个部分处理器核心、存储器和外设。 处理器核心是单片机的重要组成部分包含了运算器、控制器、状态寄存器等用于完成各种算法和控制任务。 存储器用于存储程序和数据包括闪存、RAM等。 外设包括模拟接口、数字接口、定时器等用于连接各种传感器和执行器。 这些部分通过总线连接构成了单片机的内部电路。总线包括数据总线、地址总线、控制总线等用于在各个部分之间传输数据和控制信号。 在单片机内部电路中处理器核心的功耗最大因为它需要进行各种运算和控制操作。而存储器和外设的功耗相对较小因为它们只需要存储和传输数据。因此在设计VDD电源系统时需要根据不同部分的功耗需求进行优化。 功耗 在单片机内部处理器核心的功耗最大因为它需要进行各种运算和控制操作。处理器核心的功耗主要来自于两个方面静态功耗和动态功耗。 静态功耗是指处理器核心在没有进行任何操作时的功耗。比如我们在文章【电源专题】案例怎么用万用表测试静态电流IQ中写了什么是静态电流与静态电流如何测试。在处理器核心的电路中存在许多静态电流这些电流会消耗一定的功率因此会产生静态功耗。静态功耗通常与工艺制程有关。这也是为什么工艺一直要求我们做到越来越精细半导体产业一直在追求更高的工艺。 动态功耗是指处理器核心在进行运算和控制操作时的功耗。在进行运算和控制操作时处理器核心需要能量因此会产生一定的动态功耗。动态功耗通常与处理器核心的频率和电压有关频率越高电压越大动态功耗越高。 因此为了减小功耗需要对处理器核心的频率和电压进行优化。一般来说单片机芯片上的电压都是固定的例如3.3V或5V。因此为了减小功耗可以通过调节处理器核心的频率来进行优化。 如下所示降低功耗往往可以考虑降低系统时钟频率。 除了处理器核心外存储器和外设的功耗相对较小因为它们只需要存储和传输数据。然而存储器和外设的功耗也不能被忽视因为它们会影响整个单片机系统的功耗。如下所示如果外设没有关闭那仍然能消耗电流在STM32F10xxx单片机停止模式下影响较大。 EMC 我们在文章【EMC专题】电磁兼容--基本概念 中讲到EMC分为EMI和EMS。 在单片机内部电路中信号的传输和处理会产生电磁辐射和电磁干扰也就是EMI。EMI会对周围的电路和设备产生干扰导致其他系统不稳定或失效。 为了减小EMI芯片设计者需要对VDD电源系统进行优化。VDD电源系统的设计需要考虑以下因素 滤波需要对VDD电源进行滤波以减小电源的纹波和噪声。滤波可以采用陶瓷电容、磁珠等器件。在文章【电子通识】为什么IC需要自己的去耦电容我们讲到电源上去耦电容的重要性。在文章【电源专题】为什么旁路/去耦电容这么重要在PCB Layout时应该注意什么 中我们讲到对应的PCB Layout时对于旁路和去耦电容应该要注意什么。 分段供电为了减小EMI可以将单片机芯片划分为不同的区域每个区域使用不同的VDD电源或隔离可以减小EMI。 地电位VDD电源的地电位需要与信号地电位分离以减小地回路的干扰。有一些设计就将模拟地与数字地进行隔开。防止数字地干扰影响到模拟地。 电源管理 电源管理是单片机设计中非常重要的一个方面。在单片机系统中不同的电路和外设需要不同的电源电压和电流。电源管理系统需要对这些电路和外设进行控制以满足其电源需求同时减小系统的功耗。比如在不使用外设的时候可以通过电源管理将外设电源关闭。比如我们在文章【电源专题】案例换了个电源方案怎么整机功耗就增大了中就是因为更换了电源方案整机功耗就出现变大的问题。
常见的电源管理技术包括 电源选择器将不同的电源连接到单片机系统中以满足不同电路和外设的电源需求。 电源控制器控制单片机系统中的电源开关以便在需要时打开或关闭电源从而减小功耗。 电源转换器将电源电压转换为单片机系统中需要的电压。 睡眠模式当单片机系统不需要进行运算和控制时可以将系统切换到睡眠模式以减小功耗。 电源管理技术可以帮助单片机系统实现高效的功耗管理和扩展系统寿命。 结论 在单片机芯片上为什么有那么多组的VDD电源这是因为单片机系统中的不同电路和外设需要不同的电源电压和电流而且为了减小功耗、减小EMI和实现电源管理。因此需要对VDD电源系统进行优化。
