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电路的正向设计
2010-1-17 21:50
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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:
另外一个限制因素是电阻的功耗,计算公式为:
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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