克服系统设计挑战 实现高效、节能、环保

克服系统设计挑战 实现高效、节能、环保

      Kinetis 系列采用了在中低端微处理器中很少见的90nm工艺，片内Flash更是采用了90nm TFS技术，相比传统工艺可以降低约1/3动态功耗。智能功耗管理控制器降低动态功耗和漏电流。增加了4种全新的功耗模式，客户可以根据应用需求更灵活地 选择功耗模式，从而达到降低功耗的目的。超快的唤醒时间： Kinetis系列微处理器从Low Leakage Stop模式唤醒，仅仅需要4微秒。
      电磁干扰的来源和解决方法——触摸屏电磁干扰源分析和应对，当今广泛用于便携式设备的投射式电容触摸屏，很容易受到电磁干扰的影响。Silicon Labs公司应用工程师Vadim Konradi指出，来自内部或外部的干扰电压会通过电容耦合到触摸屏设备，这些干扰电压引起触摸屏内的电荷运动，可能会对手指触摸屏幕时的电荷运动测量 造成混淆。因此，触摸屏系统的有效设计和优化取决于对干扰耦合路径的认识，并对其尽可能进行消减或补偿。
      干扰耦合路径涉及到寄生效应，例如变压器绕组电容和手指-装置间电容。对这些影响进行适当的建模，可以充分理解和认识到干扰的来源和大小。对于许多便携式设备来说，电池充电器构成触摸屏主要的干扰来源。当操作人员用手指接触触摸屏时，所产生的电容使得充电器干扰耦合电路得以关闭。充电器内部屏蔽设计的质量以及是否有适当的充电器接地设计，是影响充电器干扰耦合的关键因素。

      解决高精度ADC设计干扰问题

      高精度ADC设计中主要问题来自空间辐射干扰和来自电源的EFT干扰。空间辐射干扰会对24位高精度ADC带来性能上的损失，甚至让AD转换结果完全无效。EFT干扰则会导致MCU产品出现功能失常，甚至死机。
      芯海科技产品研发中心总监刘小灵指出，空间辐射对高精度ADC的干扰，需要通过产品的外壳屏蔽和PCB布局技巧来解决。当然，芯片内部的处理会比前两者更重 要。因为完全屏蔽空间辐射对于大多数产品而言，成本过于高昂，但是芯片内部电路设计上，通过对采样速度、偏置电流和系统功耗的折衷，就能较轻松地处理好抗 干扰问题。
      EFT干扰的处理也类似，除了系统级防护之外，芯片内部设计尤为重要，芯海科技目前设计的通用8位Flash MCU产品CSU2112，其ESD可以通过HBM 8KV测试，EFT可以通过4.8KV测试，达到业界领先水平。在LED调光产品、小家电控制产品这些强电应用场合，无需完善的外壳屏蔽即可轻松通过 EMC/EMI测试。这都要归功于芯片内部抗干扰电路，通过设计技巧，可以把干扰的能量和正常的能量进行区分，并有针对性地泄放来自电源的非正常脉冲干 扰。

      优化PCB设计的要素——数模混合PCB设计的挑战及对策

      数模混合设计一直是PCB设计的难点。模 拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号，或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模拟信号很容易受 到干扰，开关电源、时钟信号、数字信号都是干扰模拟信号的罪魁祸首。汉普电子技术总监武凌燕介绍了该公司在数模混合PCB设计领域积累的一些设计经验。
电源的处理：数字电源模拟电源分离，模拟电路部分一般建议使用线形电源(LDO)，如果模拟电源电流比较大，而LDO的效率低下导致的发热无法解决的话可以使用开关电源，但是必须注意良好的滤波甚至使用CLC的滤波电路或者使用电源滤波器等。