數(shù)字信號處理器DSP2812全溫條件下可靠啟動的電路設(shè)計方法

韓邦杰，常志英，佐大偉

（1.空裝駐石家莊地區(qū)軍事代表室，河北 石家莊 050000；2.河北漢光重工有限責任公司，河北 邯鄲 056107）

0 引 言

TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812PGFA是一款用于工業(yè)控制的數(shù)字信號處理器，其工作溫度范圍為-40～+85 ℃，內(nèi)部自帶AD采集模塊、電機PWM控制模塊、定時器模塊、串行通信模塊、看門狗模塊、外部中斷模塊以及Flash模塊，其以豐富的硬件資源被廣泛應(yīng)用于自動化控制領(lǐng)域。

在實際設(shè)計使用過程中，芯片內(nèi)部自身存在的差異性和溫度變化對電路參數(shù)的影響等因素，均會對DSP2812全溫條件下可靠啟動產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為個別溫度下DSP2812延時啟動或不啟動。因此，提供了一種DSP2812全溫條件下可靠啟動的電路設(shè)計。

1 DSP2812全溫條件下可靠啟動的電路設(shè)計

1.1 電源電路要求及設(shè)計

1.1.1 DSP2812供電要求

為了保證DSP（TMS320F2812PGFA）處理器上電過程中內(nèi)部所有模塊具有正確的復位狀態(tài)，數(shù)據(jù)手冊要求處理器上電/掉電滿足一定的次序要求。

數(shù)據(jù)手冊上電順序分為以下兩種：

（1）3.3 V和1.8 V同時啟動，雖然該方法依舊有效，但選項（2）為推薦的可靠的方法；

（2）3.3 V先上電，在3.3 V達到2.5 V之前，1.8 V或1.9 V不應(yīng)達到0.3 V，確保所有器件內(nèi)的模塊可靠復位。圖1為DSP上電/掉電次序時序圖。

圖1 DSP上電/掉電次序時序圖

1.1.2 DSP2812供電電路設(shè)計

本設(shè)計中主電源芯片采用TI公司生產(chǎn)的PT6942。PT6942電源芯片可為DSP2812提供3.3 V和1.8 V電源，符合DSP2812數(shù)據(jù)手冊上電順序（1）要求。圖2為PT6942芯片電壓輸出時序圖。

圖2 PT6942芯片電壓輸出時序圖

由圖2可知，PT6942輸出的3.3 V和1.8 V同時啟動，1.8 V早于3.3 V先到，不符合數(shù)據(jù)手冊推薦的（2）方案電源上電時序要求。

PT6942典型電路設(shè)計如圖3所示，輸入輸出均采用330 μF鉭電容和0.01μF瓷介電容濾波。

圖3 PT6942電路圖

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)手冊中（2）電源方案的上、下電時序要求，本設(shè)計方案中采用TI公司的TPS22958（可調(diào)節(jié)上升時間的低阻抗負載開關(guān)），通過3.3 V使能控制1.8 V輸出，通過電容調(diào)節(jié)時序要求[1]。

TPS22958芯片的實際設(shè)計電路及參數(shù)如圖4所示。其中，VBIAS為供電電源；VIN為電壓輸入；VOUT為電壓輸出；ON為使能控制端；CT為上升時間調(diào)節(jié)。

圖4 實際設(shè)計電路及參數(shù)

實測的輸出時序曲線如圖5、圖6及圖7所示。

圖5 PT6942輸出3.3 V、1.8 V

由圖5可知，PT6942輸出3.3 V、1.8 V同時斜升，1.8 V早于3.3 V達到。

由圖6、圖7可以看出，設(shè)計的電路輸出上、下電時序均滿足DSP2812數(shù)據(jù)手冊推薦的（2）方案的要求[2]。

1.2 復位電路要求及設(shè)計

DSP2812復位時序要求如圖8所示。

圖6 3.3 V和TPS22958輸出的1.8 V

圖7 3.3 V和1.8 V下電時序圖

圖8 DSP2812復位時序要求

本設(shè)計采用外部晶體振蕩器，振蕩器輸出曲線如圖9所示。

圖9 晶體振蕩器輸出曲線

復位輸出曲線如圖10所示。

圖10 復位信號輸出曲線

由圖10可知，復位信號可以滿足使用要求。

1.3 TRST/引腳抗干擾電路設(shè)計

在DSP2812的電路設(shè)計過程中，要嚴格按照數(shù)據(jù)手冊的建議進行設(shè)計。數(shù)據(jù)手冊對TRST/引腳的特殊要求，還需關(guān)注最新的數(shù)據(jù)手冊更新。在TI公司的2018版硬件設(shè)計建議上就增加了在135引腳除使用2.2 kΩ的下拉電阻外，還需增加0.01 μF的旁路電容，這些措施均會提高DSP2812的抗干擾能力和電路全溫啟動的可靠性[3]。

1.4 DSP2812芯片差異及焊接過程影響分析

芯片生產(chǎn)加工過程中存在一定的差異性，會導致芯片在全溫條件下性能存在差異，當差異化嚴重時，環(huán)境對性能的影響會變大。

芯片分層可能來自芯片自身，但一般芯片自身存在的分層較輕微，嚴重時才會對DSP全溫啟動產(chǎn)生影響。此外，芯片的焊接過程會對芯片產(chǎn)生影響，因此對芯片的焊接環(huán)境、焊接溫度均要進行必要的控制，以避免焊接過程導致芯片損傷，進而影響DSP2812在全溫條件下可靠啟動。

2 應(yīng)用效果

通常，DSP2812如果實際應(yīng)用在電磁環(huán)境復雜、溫度變化大的條件下，會出現(xiàn)常溫、高低溫延時啟動以及不啟動等現(xiàn)象，芯片批次不同，出現(xiàn)的概率不同。

應(yīng)用本文電路設(shè)計的DSP2812產(chǎn)品，經(jīng)過300余套高、低溫各20個循環(huán)的測試，產(chǎn)品未再出現(xiàn)過延時啟動和不啟動現(xiàn)象，可保證DSP2812全溫條件下可靠啟動。

3 結(jié) 論

DSP2812全溫條件下可靠啟動電路實現(xiàn)了DSP2812數(shù)據(jù)手冊要求的電源供電特性，并且使用器件少，易實現(xiàn)。經(jīng)過大量的實際應(yīng)用測試，產(chǎn)品未再出現(xiàn)過延時啟動和不啟動現(xiàn)象，保證了DSP2812在全溫條件下均能可靠啟動。