单片计算机电源设计技术

 　　1 引言

　　随着微电子技术的不断进步，超大规模集成电路不断涌现，微处理器及其外围芯片也得到了迅速的发展。微电子技术的最新进展之一是将CPU和外围芯片，如程序存储器，数据存储器，并行及串行I/O接口，定时器/计数器，中断控制器等部件集成在一个芯片里，制造成单片计算机(简称单片机)(Single- ChipMicrocomputer)。

　　近年来推出的一些高档单片机还包含有许多特殊功能单元，如A/D及D/A转换器、调制解调器、通信控制器、锁相环、DMA、浮点运算单元等。这样，只要外加一些扩展电路及必要的通道接口，就可以构成各种计算机应用系统，如工业控制系统、数据采集系统、自动测试系统、智能仪表、智能接口、功能模块等，而系统电源设计是单片机所有功能得到充分发挥的重要保证。

　　2 基本功能结构框图

　　目前，在国际上流行的单片机主要有INTEL公司的MCS(如MCS51八位机和MCS96十六位机)和MOTOROLA公司的M68(如M6805， M68HC11)两大系列。由于片内含有的功能电路不同，各种型号单片机的基本结构以及管脚功能和排列顺序均不相同，下面以MC68HC05C8为例，对其基本结构加以介绍。MC68HC05C8基本结构如图1所示，每个管脚功能均已标出。

　　3 对系统电源设计的技术要求

　　系统电源设计是单片机应用系统设计中的一项极其重要的工作，它对整个单片机系统是否正常运行起着至关重要的作用。电源设计时应该同时考虑功率、电平及抗干扰等问题，电源功率必须能满足全系统的需要。单片机系统的绝大多数器件以脉冲方式工作，对较小的系统，功率消耗的脉冲特性更为突出，而较大的系统由于器件功耗的分散性，使得系统整体的功率消耗比较平稳。因此，单片机系统的电源必须有足够的耐冲击性，这就要求电源设计时留有充分的余量，一般大系统按实际功率消耗的1.5倍～2倍设计，小系统按实际功率消耗的2倍～3倍设计。

　　电平设计指的是直流电压幅度和电源在最不利(满载)情况下的纹波电压峰峰值设计。这两项指标都关系到单片机系统能否实现正常运行。因此，必须按系统中对电平要求最高的器件条件进行设计。

　　各种形式的干扰一般都是以脉冲的形式进入单片机的，干扰窜入单片机系统的渠道主要有3条：空间干扰(场干扰)，通过电磁波辐射窜入系统;过程通道干扰，通过与主机相连的前向通道、后向通道及其它与主机相互连接的通道进入;供电系统干扰，通过供电线路窜入。对于上述3种干扰必须采用行之有效的措施和具体电路加以消除，确保单片机系统正常运行和工作。