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设计低功耗的接口电路

发布时间:2012/2/17 22:16:22 访问次数:1048

    接口电路的低功耗设计需要考虑:选用低功耗的外围接口芯片、上拉电阻/下拉电阻的选取、对悬空引脚端的处理、是否需要采用I/O缓冲器等因素[4-6]SM320F2812GHHMEP  

  1.上拉电阻/下拉电阻的选取
    例如,在一个3. 3V的系统中,I/O接口采用4.7kQ的上拉电阻,当输出为低电平时,每只引脚端上的电流消耗为0. 7mA,如果有10个这样的引脚端,就会消耗7mA电流。采用lOkfl的上拉电阻,每只引脚端上的电流消耗为0.33mA,10个引脚端仅消耗3.3mA电流。
    当一个引脚端在多数情况下为低电平时,也可以考虑采用下拉电阻,以节省功率。
    因此,系统设计时,在保证驱动能力的前提下,即能够确保IC的VIL或vlH的情况下,电路中应尽可能采用阻值较大的上拉/下拉电阻,以减小在电阻上的能量消耗。
    2.悬空引脚端的处理
    因为CMOS器件引脚端的输入阻抗极高,悬空的引脚端很可能感应一些电荷,电荷的积累可能导致器件被高压击穿。根据电量与电容C和电压U的关系Q=C.U可知,电荷的累积Q会产生影响引脚电平状态的电压U,从而导致输入端信号的在“0”和“1”之间变化。如果微处理器在休眠状态,有可能导致微处理器木断地被唤醒,从而无法进入休眠状态或产生其他莫名其妙的故障。正确的方法是将未使用到的引脚端连接到vcc或地。连接到vcc的上拉电阻可以选择1~lOkfl,为了降低功耗,阻值可以取得大一些。
    3.缓冲器
    接口电平要尽量匹配,以减少电平匹配电路带来的额外功耗。
    缓冲器常用来完成电平转换,增加驱动能力,实现数据传输方向的控制等功能。如果仅仅是为了考虑驱动能力而增加缓冲器,为降低功耗就应该慎重考虑了。首先应检查芯片的最大输出电流是否足以驱动下级lC,如果可以通过选择合适的驱动接口参数,减小缓冲器的使用量,或者避免缓冲器的使用,这对降低功耗来说是一个很好的选择。
    如果允许,应适当降低外部驱动引脚的电压。
   

    接口电路的低功耗设计需要考虑:选用低功耗的外围接口芯片、上拉电阻/下拉电阻的选取、对悬空引脚端的处理、是否需要采用I/O缓冲器等因素[4-6]SM320F2812GHHMEP  

  1.上拉电阻/下拉电阻的选取
    例如,在一个3. 3V的系统中,I/O接口采用4.7kQ的上拉电阻,当输出为低电平时,每只引脚端上的电流消耗为0. 7mA,如果有10个这样的引脚端,就会消耗7mA电流。采用lOkfl的上拉电阻,每只引脚端上的电流消耗为0.33mA,10个引脚端仅消耗3.3mA电流。
    当一个引脚端在多数情况下为低电平时,也可以考虑采用下拉电阻,以节省功率。
    因此,系统设计时,在保证驱动能力的前提下,即能够确保IC的VIL或vlH的情况下,电路中应尽可能采用阻值较大的上拉/下拉电阻,以减小在电阻上的能量消耗。
    2.悬空引脚端的处理
    因为CMOS器件引脚端的输入阻抗极高,悬空的引脚端很可能感应一些电荷,电荷的积累可能导致器件被高压击穿。根据电量与电容C和电压U的关系Q=C.U可知,电荷的累积Q会产生影响引脚电平状态的电压U,从而导致输入端信号的在“0”和“1”之间变化。如果微处理器在休眠状态,有可能导致微处理器木断地被唤醒,从而无法进入休眠状态或产生其他莫名其妙的故障。正确的方法是将未使用到的引脚端连接到vcc或地。连接到vcc的上拉电阻可以选择1~lOkfl,为了降低功耗,阻值可以取得大一些。
    3.缓冲器
    接口电平要尽量匹配,以减少电平匹配电路带来的额外功耗。
    缓冲器常用来完成电平转换,增加驱动能力,实现数据传输方向的控制等功能。如果仅仅是为了考虑驱动能力而增加缓冲器,为降低功耗就应该慎重考虑了。首先应检查芯片的最大输出电流是否足以驱动下级lC,如果可以通过选择合适的驱动接口参数,减小缓冲器的使用量,或者避免缓冲器的使用,这对降低功耗来说是一个很好的选择。
    如果允许,应适当降低外部驱动引脚的电压。
   

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