【摘 要】
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AS-I（Actuator Sensor-Interface,即执行器-传感器接口）总线属于底层设备级的总线系统,在工业自动化领域得到广泛应用。AS-I收发芯片的设计是实现AS-I总线系统的核心和关键技术所在。我国在AS-I总线系统领域的相关研究较为欠缺,系统中所用到的专用收发芯片均来自国外企业。因此为了进一步实现AS-I总线系统国产化,本课题基于AS-I总线协议设计了一款收发芯片,主要工作如下:
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AS-I（Actuator Sensor-Interface,即执行器-传感器接口）总线属于底层设备级的总线系统,在工业自动化领域得到广泛应用。AS-I收发芯片的设计是实现AS-I总线系统的核心和关键技术所在。我国在AS-I总线系统领域的相关研究较为欠缺,系统中所用到的专用收发芯片均来自国外企业。因此为了进一步实现AS-I总线系统国产化,本课题基于AS-I总线协议设计了一款收发芯片,主要工作如下:（1）研究分析了AS-I总线协议的内容,搭建了基于分立器件的PCB板级AS-I总线系统,进行功能性验证,并以此确定收发芯片的功能需求、整体架构和设计指标。（2）确定了电源模块、发送模块、接收模块等关键模块电路结构,并基于SMIC 0.18μm工艺,完成了各模块的电路设计。对各模块以及整体电路进行前仿真验证、版图绘制和后仿真验证。AS-I收发芯片的仿真结果中,通信速率为166.67kbit/s,发送模块传输电流幅值为63.62m A,正弦平方电压脉冲中,波峰变化范围为32.29V～32.43V,波谷变化范围为27.33V～28.11V,发送模块进行信号传输时的功耗为1.19m W,接收模块进行信号解调时的功耗为32.22μW,电源模块的功耗为144.79μW。仿真结果表明本文的设计满足了AS-I总线协议的要求,完整的实现了整个信号发送与接收的过程。本文的研究工作为AS-I总线收发芯片的国产化奠定了基础。
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