原创电路的正向设计

 2010-1-17 21:50  816 5 5 分类: 消费电子

电路的正向设计还是很麻烦的，这里再次节选自己写的草稿，兄弟们看后可提点意见，第一次写尚在琢磨阶段：

推导部分略。
在无法得知参数的时候，需要把计算过程简化，从而得出参数的范围，选取可行的参数后进行验证，因此下面的设计分为两部分，第一部分是通过简化因素的办法得出每个参数的大致范围，第二个部分根据选取的值进行验证，得出复杂环境下最恶劣的工况。
上拉电阻Rp可首先进行估算，忽略所有微小的因素可得湿电流的计算公式为：
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另外一个限制因素是电阻的功耗，计算公式为：
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电阻是有标准值的，从以上两个值中需要选取一个合适的数值，当然需要考虑电阻精度的影响。我们从E-24（精度5%）的表中选取：1KΩ，1.1KΩ， 1.2KΩ，1.3KΩ ，1.5KΩ，1.6KΩ，1.8KΩ，2KΩ，2.2KΩ，2.4KΩ，2.7KΩ，3KΩ，3.2KΩ，3.3KΩ，3.6KΩ.3.9KΩ，4.3KΩ，4.7KΩ，5.1KΩ，5.6KΩ。0.9KΩ和6.2KΩ因为精度的原因都不符合，因此以上一组选项可实现我们的设计，我们这里选用3.3KΩ的电阻来进行我们的分析。
接下来是分压电阻的选取和电阻比的计算，这个也可以进行估算，然后进行验证。对电阻比的计算可由两个式子联立得出：

对于V.IH_min和V.IL_max的取值以0.7×Vdd，0.3×Vdd，由于5V系统有波动，一般波动为1～2%，因此得出阈值为3.43V和1.53V。代入以上的数值可得分压比的范围
选V.batt=9V，V.r_dp=1.2V，V.sw_dp=0.3V，V.IH_min=3.43V，可得出β≥0.84才能符合要求，当特殊的设计需要在很低电压工作时，β随即相应变大。为了保持一定的余量，一般选取1.4以上保证V.batt=7.5V时候，电路也能够工作。
选V.batt=16V，V.r_dp=0.4V，V.sw_dp=0V，V.IL_max=1.53V， R.p=3.3K*0.92可得端口电压最大等于1.497，β任何取值都可满足。
电阻的选择实际上是在选取一定电阻比下进行的，我们知道单片机的注入电流的算法为：

选取V.batt=16V，V.r_dp=0.4V，V.sw_dp=0V，V.clamped一般为供电电源加上嵌位二极管的压降0.3V，因此V.clamped=5.2V，β=1.5，我们设计注入电流最多为1mA，则可得出R.vd1最小值为6.9K，实际上如果有很多路低有效电路待机工作，这个采用这组数值就会引起很大的电流注入至5V系统上。因此我们设计注入电流降低十倍，设计为100uA，所以Rvd1的最小值设计为69K。同时我们设计的时候电阻不能太大，当开关有效的时候，滤波电容上的电荷需要从Rvd2的通路泄放出来，当开关断开的时候，从电阻Rvd2给Cf2充电，因此电阻不能取太大。下面的式子为充放电时间常数：

一般的设计的时间常数为5ms，Cf2的通常取值为10nF，因此可得Rvd1最大值为300K，而在此区间内可选的值为75 KΩ， 82 KΩ，91 KΩ， 100 KΩ， 110 KΩ， 120 KΩ， 130 KΩ， 150 KΩ，160KΩ， 180KΩ， 200KΩ， 220KΩ， 240KΩ， 270KΩ，如果电阻选择为1.5，则比较合适的电阻对为Rvd1=100KΩ，Rvd2=150KΩ；或者Rvd1=200KΩ，Rvd2=300KΩ。
验证部分略。

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