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单板设计电路

单板硬件设计（硬件设计）

电源滤波：

1·输入侧电源的滤波：

对于单板的电源输入侧，出于上电特性及热插拔的需要，需要加П型滤波电路，基本的电路形式为图1所示。

其中，C1为输入侧的输入电容，L为输入电感，C2为П型滤波电路的输出侧电容；C1的主要目的是为了限制上电瞬间的电压上升率，

并滤除输入侧电路由电源引入的纹波，因此，C1一般是由直流电容及交流电容组成的并联电容组，其中直流电容的主要作用是去除电容中的

纹波，而交流电容的主要作用是为了去耦。（一般不叫交流电容，而是称之为无极性电容，从字义上就可以看出来，它是可以不分极性的，所

以交流和直流都可以用，举个列子来说吧，我们一般在整流出来后会并一个电解电容，也就是你说的直流电容来滤波，为得到更干净的直流电

压，我们还会并一个高频电容来滤除高频杂波，也就是一个瓷片电容，这个瓷片也就是无极性电容。但是无极性电容一般容量都不是很大，

如果是大容量的，比如说在轮船上使用的蓄电电容，一般个头都很大，一个2KV500UF的电容都有差不多10公斤重了。但是它具备一个非常

好的特点，就是耐压可以做得很高，并且损耗非常小。长时间运行稳定等特点。而电解电容就是直流电容，它的容量很高，但是耐压相对比较

小。而且容量和耐压会随使用时间而损耗。而钽电容的出现恰好的解决了这个问题，钽电容全称是钽电解电容，电容也属于电解电容的一种，

使用金属钽做介质，不像普通电解电容那样使用电解液，，钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸烧制，电阻本身几乎没有电

感，但也限制了它的容量。此外，钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。钽电容的特点是寿命长、电容器耐高温、准确度高、滤高

频改波性能极好，不过容量较小、价格也比铝电容贵，而且耐电压及电流能力较弱。三极管它被应用于大容量滤波的地方，像CPU插槽附近

就看到钽电容的身影，多同陶瓷电容，电解电容配合使用或是应用于电压、钽电容电流不大的地方。）

从参数及器件选择上，输入侧一般选取钽电容，去耦电容的值为0.01uf~1uf之间，针式或贴片均可，但从生产工艺的角度，则以选取贴片

为佳，推荐的参数为直流电容10uf，交流电容0.1uf。

电感的作用为抑制电流变化率，电感越大，抑制效果越好，但同时电感太大时的上电特性不好，上电及下电时，电感两端会产生反电势，这

样会对后面的负载产生影响，故参数不宜过大，因而推荐的参数为10uH。

输出侧的电容不仅要完成去耦及滤纹波的作用，而且还须维持滤波后电平不受电感反电势的影响，兼顾考虑板内负载大小及板内其他去耦

电容的数量，推荐参数为直流电容10uf，交流电容0.01~1uf。

带电插拔座

带电插拔座的特性是先使地线连接，然后电源部分再上电，这样使得热插拔的上电过程有序，避免了电源上电不均衡所带来的冲击。

而在系统调试中，一些单板的热插拔成为了一种经常且必要的行为，而热插拔所带来的电流及电压冲击是极其巨大的，这时对单板的损伤

是由电流及电压变化率过快所造成的，而对系统的冲击是由负载的突变造成的，因此，遏制电流、电压变化率，减轻负载突变是热插拔的先决

条件，但单靠П型滤波电路是不够的，这样需要有热插拔的单板必须加带电插拔座。

上下拉电阻：

1·上拉电阻的选取原则：

A·提高灌电流的能力：

单板内部的器件功耗及驱动能力各不相同，这样在器件连接时的灌电流能力不尽相同，连接上会有驱动问题，此时需要加上拉电阻。

B·电平兼容：

板内或板间器件选取各不相同，信号电平特性各不相同，出于兼容性的考虑，须加上拉电阻以保证兼容性。

C·电平稳态的特性：

个别器件在上电时要求某些管脚的初始电平固定为高，此时必须加上拉电阻以保证器件能够正常的工作。

D·器件及参数选取：

对于A，B，一般的上拉电阻选取2K~1M欧姆，视负载情况而定，重负载时电阻应选取靠近下限，轻负载时选取上限，这里的负载以器

件功耗指标来确定；对于上述C的情况，则以该种器件的数据特性来决定。器件一般以金属膜的电阻或阻排为准。

2·下拉电阻的选取原则：

A·电平兼容：

板内或板间器件选取各不相同，信号电平特性各不相同，出于兼容性的考虑，须加下拉电阻以保证兼容性。

B·端接：

板内或板间的信号频率较高或信号上升沿较陡时，需要加端接电阻下拉到地，一般此时经常性的会再串入一个适当的电容。

C·电平稳态特性：

个别器件在上电时要求某些管脚的初试电平固定为低，此时必须加下拉电阻以保证器件能够正常的工作。

D·器件及参数选取：

对于A，