單片機(jī)設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)

1、單片機(jī)的工作頻率

1.1單片機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)客戶的需求來(lái)選擇較低的工作頻率

首先介紹一下這樣做的優(yōu)點(diǎn)：采用低的晶振和總線頻率使得我們可以選擇較小的單片機(jī)滿足時(shí)序的要求，這樣單片機(jī)的工作電流可以變得更低，最重要的是VDD到VSS的電流峰值會(huì)更小。

當(dāng)然我們這里需要做一個(gè)妥協(xié)，因?yàn)榭蛻舻囊罂赡苁羌嫒莸暮推脚_(tái)化的(目前汽車(chē)電子的發(fā)展趨勢(shì)就是平臺(tái)化)，選擇較高的工作頻率可以兼容更多的平臺(tái)，也方便以后升級(jí)和擴(kuò)展，因此要選擇一個(gè)較低的可以接受的工作頻率。

2、恰當(dāng)?shù)妮敵鲵?qū)動(dòng)能力

在給定負(fù)載規(guī)范，上升和下降時(shí)間，選擇適當(dāng)?shù)妮敵龅纳仙龝r(shí)間，最大限度地降低輸出和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器的峰值電流是減小EMI的最重要的設(shè)計(jì)考慮因素之一。驅(qū)動(dòng)能力不匹配或不控制輸出電壓變化率，可能會(huì)導(dǎo)致阻抗不匹配，更快的開(kāi)關(guān)邊沿，輸出信號(hào)的上沖和下沖或電源和地彈噪聲。

2.1設(shè)計(jì)單片機(jī)的輸出驅(qū)動(dòng)器，首先確定模塊需求的負(fù)載，上升和下降的時(shí)間，輸出電流待續(xù)哦啊，根據(jù)以上的信息驅(qū)動(dòng)能力，控制電壓擺率，只有這樣才能得到符合模塊需求又能滿足EMC要求。

驅(qū)動(dòng)器能力比負(fù)載實(shí)際需要的充電速度高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生的更高的邊沿速率，這樣會(huì)有兩個(gè)缺點(diǎn)

1.信號(hào)的諧波成分增加了.

2.與負(fù)載電容和寄生內(nèi)部bonding線，IC封裝，PCB電感一起，會(huì)造成信號(hào)的上沖和下沖。

選擇合適的的di/dt開(kāi)關(guān)特性，可通過(guò)仔細(xì)選擇驅(qū)動(dòng)能力的大小和控制電壓擺率來(lái)實(shí)現(xiàn)。最好的選擇是使用一個(gè)與負(fù)載無(wú)關(guān)的恒定的電壓擺率輸出緩沖器。同樣的預(yù)驅(qū)動(dòng)器輸出的電壓擺率可以減少(即上升和下降時(shí)間可以增加)，但是相應(yīng)的傳播延遲將增加，我們需要控制總的開(kāi)關(guān)時(shí)間)。

2.2使用單片機(jī)的可編程的輸出口的驅(qū)動(dòng)能力，滿足模塊實(shí)際負(fù)載要求。

可編程的輸出口的驅(qū)動(dòng)器的最簡(jiǎn)單是的并聯(lián)的一對(duì)驅(qū)動(dòng)器，他們的MOS的Rdson不能，能輸出的電流能力也不相同。我們?cè)跍y(cè)試和實(shí)際使用的時(shí)候可以選擇不同的模式。實(shí)際上目前的單片機(jī)一般至少有兩種模式可選擇，有些甚至可以有三種(強(qiáng)，中等，弱)

2.3當(dāng)時(shí)序約束有足夠的余量的時(shí)候，通過(guò)降低輸出能力來(lái)減緩內(nèi)部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的邊沿。

減少同步開(kāi)關(guān)的峰值電流，和di/dt，一個(gè)重要的考慮因素就是降低內(nèi)部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的能力(其實(shí)就是放大倍數(shù)，穿通電流與之相關(guān)型很大)。降低時(shí)鐘邊沿的電流，將顯著改善EMI。當(dāng)然這樣做的缺點(diǎn)就是，由于時(shí)鐘和負(fù)載的開(kāi)通時(shí)間的變長(zhǎng)使得單片機(jī)的平均電流可能增加?？焖龠呇睾拖鄬?duì)較高的峰值電流，時(shí)間更長(zhǎng)邊沿較慢的電流脈沖這兩者需要做一個(gè)妥協(xié)。

2.4晶振的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)(反向器)最好不要超過(guò)實(shí)際的需求。

這個(gè)問(wèn)題，實(shí)際上前面也談過(guò)了，當(dāng)增益過(guò)大的時(shí)候會(huì)帶來(lái)更大的干擾。

3、設(shè)計(jì)最小穿通電流的驅(qū)動(dòng)器

3.1 時(shí)鐘，總線和輸出驅(qū)動(dòng)器應(yīng)盡可能使得傳統(tǒng)電流最小

穿通電流【重疊電流，短路電流】，是從單片機(jī)在切換過(guò)程中，PMOS和NMOS同時(shí)導(dǎo)通時(shí)候，電源到地線的電流，穿通電流直接影響了EMI和功耗。

這個(gè)內(nèi)容實(shí)際上是在單片機(jī)內(nèi)部的，時(shí)鐘，總線和輸出驅(qū)動(dòng)器，消除或減少穿通電流的方法是盡量先關(guān)閉一個(gè)FET，然后再開(kāi)通一個(gè)FET。當(dāng)電流較大時(shí)，需要額外的預(yù)驅(qū)動(dòng)電路或電壓擺率。