設(shè)計(jì)低功耗的接口電路
發(fā)布時(shí)間:2012/2/17 22:16:22 訪問次數(shù):1057
接口電路的低功耗設(shè)計(jì)需要考慮:選用低功耗的外圍接口芯片、上拉電阻/下拉電阻的選取、對懸空引腳端的處理、是否需要采用I/O緩沖器等因素[4-6]SM320F2812GHHMEP
1.上拉電阻/下拉電阻的選取
例如,在一個3. 3V的系統(tǒng)中,I/O接口采用4.7kQ的上拉電阻,當(dāng)輸出為低電平時(shí),每只引腳端上的電流消耗為0. 7mA,如果有10個這樣的引腳端,就會消耗7mA電流。采用lOkfl的上拉電阻,每只引腳端上的電流消耗為0.33mA,10個引腳端僅消耗3.3mA電流。
當(dāng)一個引腳端在多數(shù)情況下為低電平時(shí),也可以考慮采用下拉電阻,以節(jié)省功率。
因此,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),在保證驅(qū)動能力的前提下,即能夠確保IC的VIL或vlH的情況下,電路中應(yīng)盡可能采用阻值較大的上拉/下拉電阻,以減小在電阻上的能量消耗。
2.懸空引腳端的處理
因?yàn)镃MOS器件引腳端的輸入阻抗極高,懸空的引腳端很可能感應(yīng)一些電荷,電荷的積累可能導(dǎo)致器件被高壓擊穿。根據(jù)電量與電容C和電壓U的關(guān)系Q=C.U可知,電荷的累積Q會產(chǎn)生影響引腳電平狀態(tài)的電壓U,從而導(dǎo)致輸入端信號的在“0”和“1”之間變化。如果微處理器在休眠狀態(tài),有可能導(dǎo)致微處理器木斷地被喚醒,從而無法進(jìn)入休眠狀態(tài)或產(chǎn)生其他莫名其妙的故障。正確的方法是將未使用到的引腳端連接到vcc或地。連接到vcc的上拉電阻可以選擇1~lOkfl,為了降低功耗,阻值可以取得大一些。
3.緩沖器
接口電平要盡量匹配,以減少電平匹配電路帶來的額外功耗。
緩沖器常用來完成電平轉(zhuǎn)換,增加驅(qū)動能力,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方向的控制等功能。如果僅僅是為了考慮驅(qū)動能力而增加緩沖器,為降低功耗就應(yīng)該慎重考慮了。首先應(yīng)檢查芯片的最大輸出電流是否足以驅(qū)動下級lC,如果可以通過選擇合適的驅(qū)動接口參數(shù),減小緩沖器的使用量,或者避免緩沖器的使用,這對降低功耗來說是一個很好的選擇。
如果允許,應(yīng)適當(dāng)降低外部驅(qū)動引腳的電壓。
接口電路的低功耗設(shè)計(jì)需要考慮:選用低功耗的外圍接口芯片、上拉電阻/下拉電阻的選取、對懸空引腳端的處理、是否需要采用I/O緩沖器等因素[4-6]SM320F2812GHHMEP
1.上拉電阻/下拉電阻的選取
例如,在一個3. 3V的系統(tǒng)中,I/O接口采用4.7kQ的上拉電阻,當(dāng)輸出為低電平時(shí),每只引腳端上的電流消耗為0. 7mA,如果有10個這樣的引腳端,就會消耗7mA電流。采用lOkfl的上拉電阻,每只引腳端上的電流消耗為0.33mA,10個引腳端僅消耗3.3mA電流。
當(dāng)一個引腳端在多數(shù)情況下為低電平時(shí),也可以考慮采用下拉電阻,以節(jié)省功率。
因此,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),在保證驅(qū)動能力的前提下,即能夠確保IC的VIL或vlH的情況下,電路中應(yīng)盡可能采用阻值較大的上拉/下拉電阻,以減小在電阻上的能量消耗。
2.懸空引腳端的處理
因?yàn)镃MOS器件引腳端的輸入阻抗極高,懸空的引腳端很可能感應(yīng)一些電荷,電荷的積累可能導(dǎo)致器件被高壓擊穿。根據(jù)電量與電容C和電壓U的關(guān)系Q=C.U可知,電荷的累積Q會產(chǎn)生影響引腳電平狀態(tài)的電壓U,從而導(dǎo)致輸入端信號的在“0”和“1”之間變化。如果微處理器在休眠狀態(tài),有可能導(dǎo)致微處理器木斷地被喚醒,從而無法進(jìn)入休眠狀態(tài)或產(chǎn)生其他莫名其妙的故障。正確的方法是將未使用到的引腳端連接到vcc或地。連接到vcc的上拉電阻可以選擇1~lOkfl,為了降低功耗,阻值可以取得大一些。
3.緩沖器
接口電平要盡量匹配,以減少電平匹配電路帶來的額外功耗。
緩沖器常用來完成電平轉(zhuǎn)換,增加驅(qū)動能力,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方向的控制等功能。如果僅僅是為了考慮驅(qū)動能力而增加緩沖器,為降低功耗就應(yīng)該慎重考慮了。首先應(yīng)檢查芯片的最大輸出電流是否足以驅(qū)動下級lC,如果可以通過選擇合適的驅(qū)動接口參數(shù),減小緩沖器的使用量,或者避免緩沖器的使用,這對降低功耗來說是一個很好的選擇。
如果允許,應(yīng)適當(dāng)降低外部驅(qū)動引腳的電壓。
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