射頻人員淺談?dòng)布O(shè)計(jì)

持續(xù)了幾個(gè)月，從零開(kāi)始，學(xué)習(xí)其他項(xiàng)目的方案和原理圖，閱讀相關(guān)器件的手冊(cè)。終于，磕磕絆絆的完成了硬件電路方案和原理圖的設(shè)計(jì)。

與射頻datasheet相比，硬件的手冊(cè)都特別長(zhǎng)，短則幾百頁(yè)，長(zhǎng)則上千頁(yè)，硬件和軟件知識(shí)夾雜在一起。看的時(shí)候真的是需要耐心，區(qū)分哪些是硬件電路設(shè)計(jì)需要的，哪些是軟件設(shè)計(jì)相關(guān)的。

那硬件電路設(shè)計(jì)到底應(yīng)該怎么下手呢？總結(jié)了一下，主要是三方面：

l時(shí)鐘分配

l電源設(shè)計(jì)

l器件互聯(lián)

關(guān)于時(shí)鐘分配，核心器件就是時(shí)鐘管理芯片，如下圖所示，其本質(zhì)上是一個(gè)數(shù)字鎖相環(huán)，可以多路輸出。和射頻鎖相環(huán)一樣，廠家也提供設(shè)計(jì)軟件，協(xié)助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行寄存器配置。所以，時(shí)鐘分配的難點(diǎn)，在于如何確定各路時(shí)鐘的頻率。

ADC，DAC，SoC上的PS-CLK和GTX等等，都需要時(shí)鐘。比如說(shuō)，如果你要選用千兆以太網(wǎng)，PS-CLK選為50MHz，可能是比較合適的。因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/article/1664978.html">FPGA內(nèi)部的PLL都是整數(shù)分頻的，選50MHz時(shí)，F(xiàn)PGA可以產(chǎn)生PHY芯片需要的125MHz。而ADC，DAC，GTX的時(shí)鐘選擇，相互制約，選擇時(shí)還需要咨詢算法人員（與其符號(hào)率、編碼方式等有關(guān)，這個(gè)我也還沒(méi)搞清楚，直接采用的是算法人員推薦的頻率）。

關(guān)于電源設(shè)計(jì)，除給各個(gè)器件供電外，還要保證FPGA的上電時(shí)序滿足要求。FPGA只有按照一定的時(shí)序上電，才能保證其消耗最小的電流，且I/O在上電過(guò)程中為三態(tài)狀態(tài)。這可以通過(guò)單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，也可以利用電源芯片的PGOOD功能。

FPGA等芯片的功耗的估計(jì)都比較難，因?yàn)槠浜蜕漕l器件不一樣，它的功耗和其工作狀態(tài)有很大的關(guān)系。而在最后算法等出來(lái)之前，可能連FPGA設(shè)計(jì)人員都不清楚其功耗是怎樣。所以，設(shè)計(jì)時(shí)，先用廠家提供的功耗計(jì)算軟件進(jìn)行估算。然后，在硬件上做兼容，先按大電流設(shè)計(jì)，實(shí)際過(guò)程中按照需求調(diào)整，以保證電源效率。

關(guān)于器件互聯(lián)，主要是指FPGA與Flash，DDR，PHY芯片，ADC，DAC等之間的互聯(lián)。而這些互聯(lián)都遵循一定的規(guī)則，F(xiàn)PGA都有明確的規(guī)定，需要仔細(xì)閱讀FPGA相關(guān)的應(yīng)用文檔。

PS：

一直不明白，為什么硬件PCB上的供電，大部分都是用電源平面，而射頻，就是用寬度為mm級(jí)的線就行了？

我想大致原因，可能是：

數(shù)字器件在運(yùn)行過(guò)程中，瞬態(tài)電流會(huì)很大，而數(shù)字器件對(duì)其供電誤差的容忍度很小，可能只有0.02V左右，所以需要大的電源平面，這樣電阻就小，保證電流瞬態(tài)變化時(shí)，其供電電壓仍在誤差范圍內(nèi)。當(dāng)然，這還需要去耦電容的幫忙。

而射頻器件，電流就小很多，mA級(jí)，而且，對(duì)供電誤差不太敏感。5V的器件，給個(gè)4.8V，可能也能正常工作。

所以，數(shù)字PCB需要采用電源平面，而射頻只需用微帶線連接即可。