ADSP21160的電源管理探討

1引言

　　ADSP21160代碼有高度的兼容性，并具有更高的主頻和SIMD(單指令，多數(shù)據(jù)流)功能，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、圖像處理、軍事、工業(yè)控制、電信等許多數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)時(shí)信號(hào)處理。

　　2ADSP21160的電源供給要求

　　2.1對(duì)+2.5V和+3.3V電源的要求

　　當(dāng)ADSP21160工作于80MHz時(shí)鐘時(shí)，內(nèi)核電源供給VDDINT為+2.5V，最小電壓為+2.37V，最大電壓為+2.63V，外部口電源VDDEXT為+3.3V，最小電壓為+3.13V，最大電壓為+3.47V，總電流在1A左右。兩套電源供給不應(yīng)該存在先后順序，但根據(jù)AD公司給出的ADSP21160的40點(diǎn)異常指明：
 

　　“IthasbeenfoundinbenchleveltestingwithinADIthatthepowersupplysequencingaffectsthi

　　sissue.Resultsindicatethatthe2.5Vsupplymustbepoweredbeforethe3.3Vsupplybyaminimumo

　　f0nsandamaximumof200msandthiswillallowthePLLtoproperlyreset。”所以，要使ADSP21160正常工作，+2.5V電源必須優(yōu)先于+3.3V電源供給，確保PLL的正確復(fù)位。供電的先后順序，給設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困難。在我們的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，就出現(xiàn)了在仿真調(diào)試時(shí)，ADSP21160不能正常加載，程序不按預(yù)期跳轉(zhuǎn)到指定入口單元的情況。

　　2.2供電電源的濾波網(wǎng)絡(luò)

　　ADSP21160采用了比ADSP2106X更高的主頻(80MHz或100MHz)、用獨(dú)立的電源給內(nèi)核VDDINT、外部端口VDDEXT和模擬電源AVDD/AGND供電，內(nèi)核VDDINT和模擬電源AVDD必須滿足+2.5V，外部端口電源VDDEXT必須滿足+3.3V。

　　模擬電源AVDD為ADSP21160的時(shí)鐘產(chǎn)生器PLL供電。要提供比較穩(wěn)定的電源，必須使紋波干擾比較小。因此，對(duì)電源AVDD要經(jīng)過(guò)高質(zhì)量的濾波網(wǎng)絡(luò)濾波，如圖1所示。

　　電路板中，該濾波網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡量靠近IC引腳。為了避免噪聲干擾，模擬地還要求盡可能的粗。

　　對(duì)于+2.5V和+3.3V電源，在ADSP21160的電源入口處，也應(yīng)該提供一個(gè)濾波網(wǎng)絡(luò)，這可由電容器和磁珠構(gòu)成，如圖2所示。

　　這里的磁珠和電容器對(duì)電源紋波有明顯的抑制作用。在某些高頻區(qū)域內(nèi)，磁珠的阻抗急劇上升，從而在特定的頻率區(qū)域內(nèi)可獲得良好的衰減效果，而對(duì)ADSP21160的信號(hào)傳輸不會(huì)產(chǎn)生影響。

　　3ADSP21160供電方案

　　3.1單片ADSP21160工作時(shí)的供電方案

　　ADSP21160工作時(shí)的最大峰值電流IDDINPEAK是1.41A，正常情況下其電流消耗也可達(dá)0.94A，因此，在設(shè)計(jì)中必須考慮DC?DCIC輸出電流的能力，我們采用TI公司的TPS767D301DCDC[3]IC對(duì)單片ADSP21160供電。

　　TPS767D301是雙電源輸出，每個(gè)電源輸出都有單獨(dú)的復(fù)位和輸出使能控制。它采用TSSOP封裝，輸出電流0～1A可調(diào)，在1A電流工作時(shí)，輸出電壓降低0.35V。

　　考慮到這些因素，我們采用了如圖3所示的單片ADSP21160的供電電源連接圖。當(dāng)加上+5V電源后，先產(chǎn)生+2.5V輸出，然后利用+2.5V作為+3.3V電源輸出使能，這樣就確保了+2.5V電壓的產(chǎn)生優(yōu)先于+3.3V，使ADSP21160的PLL正確復(fù)位。

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　　3.2多片ADSP21160的供電方案

　　由于單片ADSP21160的工作電流接近1A，因此，當(dāng)多片DSP同時(shí)工作時(shí)，就要求提供更大的電流，由單一的DC?DC同時(shí)變換出+2.5V和+3.3V并提供這么大的電流比較困難，所以我們采用不同的IC分別產(chǎn)生+2.5V和+3.3V的方式，具體用MAX1714A產(chǎn)生+2.5V，用MAX1658產(chǎn)生+3.3V，而且+3.3V電壓由+2.5V控制[4]。MAX1714A加上IRF7805驅(qū)動(dòng)后可提供高達(dá)7A的電流。其硬件連接圖如圖4所示。圖中，LD1是肖特基二極管，它是一個(gè)很關(guān)鍵的器件，不是普通的穩(wěn)壓二極管，我們選用的型號(hào)是MBRS340T3。

　　4系統(tǒng)供電方案

　　在整個(gè)ADSP21160的處理系統(tǒng)中，必須保證ADSP21160先正常工作，所以+2.5V和+3.3V必須滿足前邊所述的條件。通常ADSP21160的外部端口上還要連接一些不是+3.3V供電的IC，如EPROM、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)等，其工作電壓為+5V。由于ADSP21160內(nèi)部采用CMOS工藝，在未加+2.5V和+3.3V以前，已經(jīng)給外部IC加上了+5V電源，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)ADSP21160的+3.3V供電電源線上仍然有+2V左右的電壓。這是由于外部IC的+5V電源通過(guò)外加IC和ADSP21160的端口分壓產(chǎn)生的，這也會(huì)引起ADSP21160的加載錯(cuò)誤。因此，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，必須保證先給ADSP21160供電，然后給外部所連接的IC供電?；诖?，在+5V電源輸入處，將其分成兩個(gè)分支，與ADSP21160連接的外部IC由一個(gè)分支電源供電，通過(guò)繼電器，用+3.3V來(lái)控制接通。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這種方案是可行的。繼電器電路連接如圖5所示。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　在設(shè)計(jì)雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)中，用以上方案，我們成功解決了ADSP21160的電源配置問(wèn)題，順利地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。