廠里硬件高手談PCB低功耗設(shè)計問題

成都子程電子有一支10多年經(jīng)驗的工程師團(tuán)隊；我們的工程師將不定期的給大家pcb相關(guān)知識；我們廠的硬件工程師分享PCB低功耗設(shè)計問題。

問題1：CPU和FPGA的這些不用的I/O口怎么處理呢？先讓它空著吧，可以以后再說嗎？

答：不用的I/O口如果懸空的話，受外界的一點(diǎn)點(diǎn)干擾就可能成為反復(fù)振蕩的輸入信號了，而MOS器件的功耗基本取決于門電路的翻轉(zhuǎn)次數(shù)。如果把它上拉的話，每個引腳也會有微安級的電流，所以好的辦法是設(shè)成輸出（當(dāng)然外面不能接其它有驅(qū)動的信號）

問題2：這款FPGA還剩這么多門用不完，可盡情發(fā)揮嗎？

答：FGPA的功耗與被使用的觸發(fā)器數(shù)量及其翻轉(zhuǎn)次數(shù)成正比，所以同一型號的FPGA在不同電路不同時刻的功耗可能相差100倍。盡量減少高速翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器數(shù)量是降低FPGA功耗的根本方法。

問題3：這些小芯片的功耗都很低，是不是不用考慮？

答：對于內(nèi)部不太復(fù)雜的芯片功耗是很難確定的，它主要由引腳上的電流確定，一個ABT16244，沒有負(fù)載的話耗電大概不到1毫安，但它的指標(biāo)是每個腳可 驅(qū)動60毫安的負(fù)載（如匹配幾十歐姆的電阻），即滿負(fù)荷的功耗大可達(dá)60*16=960mA，當(dāng)然只是電源電流這么大，熱量都落到負(fù)載身上了。

問題4：存儲器有這么多控制信號，我這塊板子只需要用OE和WE信號就可以了，片選就接地吧，這樣讀操作時數(shù)據(jù)出來得快多了。

答：大部分存儲器的功耗在片選有效時（不論OE和WE如何）將比片選無效時大100倍以上，所以應(yīng)盡可能使用CS來控制芯片，并且在滿足其它要求的情況下盡可能縮短片選脈沖的寬度。

問題5：這些信號怎么都有過沖?。恐灰ヅ涞煤?，就可消除了？

答：除了少數(shù)特定信號外（如100BASE-T、CML），都是有過沖的，只要不是很大，并不一定都需要匹配，即使匹配也并非要匹配得好。象TTL的輸 出阻抗不到50歐姆，有的甚至20歐姆，如果也用這么大的匹配電阻的話，那電流就非常大了，功耗是無法接受的，另外信號幅度也將小得不能用，再說一般信號 在輸出高電平和輸出低電平時的輸出阻抗并不相同，也沒辦法做到完全匹配。所以對TTL、LVDS、422等信號的匹配只要做到過沖可以接受即可。

問題6：降低功耗都是硬件人員的事，與軟件沒關(guān)系？

答：硬件只是搭個舞臺，唱戲的卻是軟件，總線上幾乎每一個芯片的訪問、每一個信號的翻轉(zhuǎn)差不多都由軟件控制的，如果軟件能減少外存的訪問次數(shù)（多使用寄存 器變量、多使用內(nèi)部CACHE等）、及時響應(yīng)中斷（中斷往往是低電平有效并帶有上拉電阻）及其它爭對具體單板的特定措施都將對降低功耗作出很大的獻(xiàn)。