中興電路基礎(chǔ)培訓(xùn)

1、Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開電路基礎(chǔ)培訓(xùn)電路基礎(chǔ)培訓(xùn)中興通訊中興通訊CDMA事業(yè)部事業(yè)部設(shè)計開發(fā)部設(shè)計開發(fā)部郭丹旦郭丹旦2005.5Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開硬件人員的基本素質(zhì)Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開本次課程內(nèi)容 回顧常用的電路基礎(chǔ)常識 了解設(shè)計開發(fā)部設(shè)計需要的一些基本電路知識 接口 時鐘/定時 上下拉 互聯(lián)中的問題SI，熱拔插 通過案例了解一些電路設(shè)計的常見問題Copyright 2003, ZT

2、E CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開電路常識電路常識 電阻，歐姆定律 基爾霍夫定律（KCL，KVL） 電容：電壓不能突變 電感：電流不能突變Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開戴維寧等效 線性疊加定理 戴維寧等效 諾頓等效Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開電路常識電路常識 一階RC電路 使信號變緩 濾去窄脈沖 消除高頻分量Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開電路常識電路常識 一階RL電路 當(dāng)開關(guān)斷開時，電感

3、電流不能斷續(xù) 會感應(yīng)出高電壓 為了防止開關(guān)（電子開關(guān)）損壞，對電感需要添加續(xù)流電路 繼電器線圈，電機(jī)線圈等都是電感負(fù)載Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開電路常識電路常識 器件遠(yuǎn)不是理想的器件遠(yuǎn)不是理想的 電源 額定功率，內(nèi)阻，紋波，頻率特性，負(fù)載特性 電阻： 額定功率，阻值誤差，溫度系數(shù)，噪聲，寄生參數(shù) 電容 擊穿電壓，ESR，ESL，漏電流，介質(zhì)吸收，溫度，濕度，漏液（液體鋁電解電容），明火（固體鉭電解電容） 電感 電阻，寄生電容，功率Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開電路常識

4、參考資料電路常識參考資料 電路分析基礎(chǔ)（很多教材可選） 廠商器件手冊和應(yīng)用注記（電容，電感，電阻和磁珠的廠家也有手冊，不要忽略喲?。?H&H, The Art of Electronics, 2nd Edition Analog Devices AN-348 Avoiding Passive-Component PitfallsCopyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開硬件開發(fā)人員常用知識硬件開發(fā)人員常用知識 電源 線性電源 開關(guān)電源 PLD 接口接口 時鐘時鐘/定時定時 電路互聯(lián)電路互聯(lián) 可靠性可靠性 專門知識專門知識 DSP，MCU

5、，橋片，混，橋片，混合電路合電路簡單單板示意簡單單板示意Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開接口接口 我們常用的接口電平我們常用的接口電平 LVTTL，LVCMOS RS-232，RS-485 LVDS，BLVDS，MLVDS CML，PECL/LVPECL 單端單端/差分傳輸差分傳輸 單端：TTL，CMOS，RS-232 RS-485，LVDS，CML，PECL 并行并行/串行傳輸串行傳輸 將低速的并行信號復(fù)用，通過高速串行鏈路或者光纖傳輸。Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開接口

6、LVTTL/LVCMOS 用于一般速率的數(shù)據(jù)傳送，板內(nèi)時鐘分發(fā) 單端傳輸 簡單，成熟，便宜 最常用的電平（3.3V LVTTL器件）： VOH 2.4V, VOL 0.4V, VIH 2.0V, VIL 0.8V，有400mV的裕度 實際的切換電平在0.82.0V之間的某一個電平，可能隨電源、溫度、廠商等有一些變化 VOH（VOL）隨著輸出負(fù)載電流的降低（增加） 信號完整性信號完整性問題使噪聲裕度進(jìn)一步降低Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開接口 RS-232/RS-485 成熟，低速 232電平（來源于TIA/EIA-232-F-199

7、7） 適用于點到點傳輸 -15-3V Marking（Logic 1） +3+15V Spacing（Logic 0） 接收端電阻3KOhm7KOhm（典型5KOhm），電容不大于2500pF（電纜長度受到電容的限制） 485電平（來源于TIA/EIA-485-A-1998） 差分傳輸 最高10Mbps 共模電壓-7V+12V，最大輸入電壓范圍-7+15V 輸出差分電壓1.56V(開路)，輸入差分電壓0.25VCopyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開接口 LVDS（Low Voltage Differential Signaling） 高速，

8、低擺幅，低功耗 Multi-drop LVDS BLVDS (NSC) 10mA電流 MLVDS (TI， TIA/EIA-899) 11.3mA電流，控制擺率（1ns）LVDS基本原理TI MLVDS 閾值Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開接口 CML/ECL CML（Current Mode Logic） ECL（Emitter-Coupled Logic） NECL（-5.2V Vee） PECL（+5V Vcc） LVPECL（+3.3V Vcc） 輸出50歐姆端接到Vcc-2V，輸入共模電平Vcc-1.3VCheck the

9、datasheet for detailed informationCopyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開接口接口直流耦合，交流耦合和平衡直流耦合，交流耦合和平衡 高速串行鏈路多種標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)行接口高速串行鏈路多種標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)行接口電壓擺幅共模電平范圍端接 直流耦合直流耦合直接接口，需要仔細(xì)處理接口的共模電平范圍 交流耦合交流耦合通過電容隔直，可以單獨設(shè)置共模偏置，設(shè)計容易 交流耦合時，數(shù)據(jù)中0-1個數(shù)不同，會導(dǎo)致傳輸失敗，需要直流平衡編碼CIMT，8B/10BCopyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：

10、內(nèi)部公開接口部分參考資料 器件廠商器件手冊 普通邏輯電平接口器件應(yīng)用指導(dǎo)書 TIA/EIA-232-F-1997 TIA/EIA-485-A-1998 Texas Instrument LVDS Application and Data Handbook National Semiconductor LVDS User Manual Texas Instrument Application notes about Interfacing between signals ON Semi Applation notes about PECLCopyright 2003, ZTE CORPORATI

11、ON 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開時鐘時鐘系統(tǒng)的心臟系統(tǒng)的心臟 觸發(fā)器與同步電路 輸入只在時鐘切換的時候?qū)敵霎a(chǎn)生影響，或是說“與時鐘同步與時鐘同步” 為什么使用同步電路？ 避免器件受溫度，電壓，工藝的影響； 易于消除電路的毛刺，使設(shè)計更可靠 同步電路可以很容易地組織流水線，提高運行速度 系統(tǒng)在時鐘的“驅(qū)動”下工作，時鐘在系統(tǒng)中至關(guān)重要Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開時鐘偏斜時鐘偏斜 時鐘偏斜（時鐘偏斜（Skew） 定義：時鐘實際到達(dá)時間和期望到達(dá)時間之間的差異 來源 同一器件不同輸出之間的偏斜 不同器件之間的偏斜 不同路徑延遲導(dǎo)致的

12、偏斜不同級數(shù)的時鐘樹不同級數(shù)的時鐘樹要控制傳輸路徑延遲，要控制傳輸路徑延遲，而不是線長而不是線長 不同負(fù)載狀況導(dǎo)致的偏斜Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開時鐘抖動時鐘抖動 時鐘抖動（時鐘抖動（Jitter） 頻偏，漂動和抖動頻偏，漂動和抖動 抖動的分類抖動的分類 確定性抖動，隨機(jī)抖動 抖動的來源抖動的來源 抖動的影響抖動的影響 多級鎖相環(huán)系統(tǒng)可能產(chǎn)生諧振 多時鐘系統(tǒng)中會打破系統(tǒng)定時狀況用FIFO解決 FIFO系統(tǒng)中會使FIFO中的數(shù)據(jù)量發(fā)生變化Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開定

13、時定時 時鐘的單調(diào)性 一些常見參數(shù) Tco: Clock to output delay Tsu: Setup time Th: Hold time Tpd: Propagation delay 建立時間問題和保持時間問題 異步時序可能存在問題 同步時序的最長延遲問題和最短延遲問題Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開時鐘/定時部分參考資料 Howard Johnson, Martin Graham High-Speed Signal Propagation A Handbook of Advanced Black Magic， Chapt

14、er 12 Cypress Semiconductor Perfect Timing 部分高速設(shè)計譯文部分高速設(shè)計譯文Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開上下拉上下拉重要但是被忽略的問題重要但是被忽略的問題為什么信號線上要加上下拉？為什么信號線上要加上下拉？什么時候要加上下拉？什么時候要加上下拉？上拉還是下拉？上拉還是下拉？用多大的電阻上下拉？用多大的電阻上下拉？Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開上下拉上下拉 為什么要加上下拉？ 預(yù)置電平預(yù)置電平 總線上下拉，復(fù)位預(yù)置，控制線上下拉

15、 防止輸入浮空防止輸入浮空 普通器件未用輸入端，可能3態(tài)的信號線（總線上下拉） 建立電平建立電平 OC/OD，I2C，CML，PECL 測試需要測試需要 對于固定高/低的信號，為了測試激勵需要，需要上下拉端接端接在在CML，PECL電路中常見類似上下拉的情況電路中常見類似上下拉的情況Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開上下拉 器件內(nèi)置的上下拉 總線保持器件 節(jié)省了上下拉電阻 使設(shè)計考慮復(fù)雜化 ISP MACH 4000 EPLD 全局可編程的上拉，下拉，懸空，或者總線保持 Cyclone FPGA 單獨可編程的上拉，或者懸空Copyrig

16、ht 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開上下拉上下拉 怎么選擇上拉或者下拉？數(shù)據(jù)線/總線根據(jù)需要電平選擇上下拉受控OE端一般選擇讓器件無效 怎么選擇電阻？對于CMOS器件，我們一般選擇10K都可以滿足要求多個負(fù)載可能需要不同的電阻充分考慮器件內(nèi)部的上下拉情況下拉比上拉電阻小是TTL時代留下來的慣例Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開互聯(lián) 接口電平兼容最起碼的要求 驅(qū)動能力 熱拔插場合會出現(xiàn)什么問題？ 高速電路中會有什么問題？Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開互聯(lián) 熱拔插應(yīng)用 Ioff 和 PU3S 保護(hù)二極管的影響 模擬開關(guān)和其他帶有鉗位保護(hù)二極管的器件 上拉還是下拉？ I2C器件能否在熱拔插場合工作？Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)部公開密級：內(nèi)部公開互聯(lián)互聯(lián)高速設(shè)計中，PCB走線就是理想導(dǎo)線嗎？信號就是理想的樣子嗎？Copyright 2003, ZTE CORPORATION 密級：內(nèi)