数字信号处理器DSP2812全温条件下可靠启动的电路设计方法

韩邦杰，常志英，佐大伟

（1.空装驻石家庄地区军事代表室，河北 石家庄 050000；2.河北汉光重工有限责任公司，河北 邯郸 056107）

0 引 言

TI公司生产的TMS320F2812PGFA是一款用于工业控制的数字信号处理器，其工作温度范围为-40～+85 ℃，内部自带AD采集模块、电机PWM控制模块、定时器模块、串行通信模块、看门狗模块、外部中断模块以及Flash模块，其以丰富的硬件资源被广泛应用于自动化控制领域。

在实际设计使用过程中，芯片内部自身存在的差异性和温度变化对电路参数的影响等因素，均会对DSP2812全温条件下可靠启动产生影响，表现为个别温度下DSP2812延时启动或不启动。因此，提供了一种DSP2812全温条件下可靠启动的电路设计。

1 DSP2812全温条件下可靠启动的电路设计

1.1 电源电路要求及设计

1.1.1 DSP2812供电要求

为了保证DSP（TMS320F2812PGFA）处理器上电过程中内部所有模块具有正确的复位状态，数据手册要求处理器上电/掉电满足一定的次序要求。

数据手册上电顺序分为以下两种：

（1）3.3 V和1.8 V同时启动，虽然该方法依旧有效，但选项（2）为推荐的可靠的方法；

（2）3.3 V先上电，在3.3 V达到2.5 V之前，1.8 V或1.9 V不应达到0.3 V，确保所有器件内的模块可靠复位。图1为DSP上电/掉电次序时序图。

图1 DSP上电/掉电次序时序图

1.1.2 DSP2812供电电路设计

本设计中主电源芯片采用TI公司生产的PT6942。PT6942电源芯片可为DSP2812提供3.3 V和1.8 V电源，符合DSP2812数据手册上电顺序（1）要求。图2为PT6942芯片电压输出时序图。

图2 PT6942芯片电压输出时序图

由图2可知，PT6942输出的3.3 V和1.8 V同时启动，1.8 V早于3.3 V先到，不符合数据手册推荐的（2）方案电源上电时序要求。

PT6942典型电路设计如图3所示，输入输出均采用330 μF钽电容和0.01μF瓷介电容滤波。

图3 PT6942电路图

为了实现数据手册中（2）电源方案的上、下电时序要求，本设计方案中采用TI公司的TPS22958（可调节上升时间的低阻抗负载开关），通过3.3 V使能控制1.8 V输出，通过电容调节时序要求[1]。

TPS22958芯片的实际设计电路及参数如图4所示。其中，VBIAS为供电电源；VIN为电压输入；VOUT为电压输出；ON为使能控制端；CT为上升时间调节。

图4 实际设计电路及参数

实测的输出时序曲线如图5、图6及图7所示。

图5 PT6942输出3.3 V、1.8 V

由图5可知，PT6942输出3.3 V、1.8 V同时斜升，1.8 V早于3.3 V达到。

由图6、图7可以看出，设计的电路输出上、下电时序均满足DSP2812数据手册推荐的（2）方案的要求[2]。

1.2 复位电路要求及设计

DSP2812复位时序要求如图8所示。

图6 3.3 V和TPS22958输出的1.8 V

图7 3.3 V和1.8 V下电时序图

图8 DSP2812复位时序要求

本设计采用外部晶体振荡器，振荡器输出曲线如图9所示。

图9 晶体振荡器输出曲线

复位输出曲线如图10所示。

图10 复位信号输出曲线

由图10可知，复位信号可以满足使用要求。

1.3 TRST/引脚抗干扰电路设计

在DSP2812的电路设计过程中，要严格按照数据手册的建议进行设计。数据手册对TRST/引脚的特殊要求，还需关注最新的数据手册更新。在TI公司的2018版硬件设计建议上就增加了在135引脚除使用2.2 kΩ的下拉电阻外，还需增加0.01 μF的旁路电容，这些措施均会提高DSP2812的抗干扰能力和电路全温启动的可靠性[3]。

1.4 DSP2812芯片差异及焊接过程影响分析

芯片生产加工过程中存在一定的差异性，会导致芯片在全温条件下性能存在差异，当差异化严重时，环境对性能的影响会变大。

芯片分层可能来自芯片自身，但一般芯片自身存在的分层较轻微，严重时才会对DSP全温启动产生影响。此外，芯片的焊接过程会对芯片产生影响，因此对芯片的焊接环境、焊接温度均要进行必要的控制，以避免焊接过程导致芯片损伤，进而影响DSP2812在全温条件下可靠启动。

2 应用效果

通常，DSP2812如果实际应用在电磁环境复杂、温度变化大的条件下，会出现常温、高低温延时启动以及不启动等现象，芯片批次不同，出现的概率不同。

应用本文电路设计的DSP2812产品，经过300余套高、低温各20个循环的测试，产品未再出现过延时启动和不启动现象，可保证DSP2812全温条件下可靠启动。

3 结 论

DSP2812全温条件下可靠启动电路实现了DSP2812数据手册要求的电源供电特性，并且使用器件少，易实现。经过大量的实际应用测试，产品未再出现过延时启动和不启动现象，保证了DSP2812在全温条件下均能可靠启动。