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比特币挖矿机设计之电平转换设计

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发表于 2018-12-19 21:38 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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      以下内容,仅仅为作者个人兴趣研究。不必较真。      比特币挖矿机设计的过程中,由于采用了串联供电的方式(详细见连接的帖子https://www.eda365.com/thread-188408-1-1.html),因此不可避免的会发生两级芯片之间通讯的电平不匹配的问题。即上一级芯片和下一级芯片的VSS会相差一个核电压的电平。挖矿机的芯片电平一般为1.8V,那么从下图可以发现,信号从A发到B的时候,如果A发送的是低电平,那么对于B的IO来说实际是-0.5V,改电平容易导致芯片IO口上的ESD管导通,进而损坏IO口,如果A发送的是高电平,则1.8V对于A芯片来说是1.3V,参考一般1.8V的高电平判决标准,1.3V基本处于临界值,有可能导致信号发送失败。那么如何经济的解决该问题呢?
3 d  q5 F/ b0 U2 \& H1 u       9 ]- P% ^, K& Z2 u8 e

* D9 C1 ?4 ~; e% V5 ]2 M1 L+ A$ v      实际解决这个原理会是非常简单,可以用很传统的电阻分压方式来解决。如下图:6 N. `5 u7 P6 ]" A/ W8 l, k. l
/ f$ P  y( n: Y
" x8 P& s; _: r, Y  _! |! b
      此电路的弊端在于要比较精准的估算出IO口本身的驱动电流,进而确认电阻的阻值。
2 n4 V: p1 O3 i$ Z& w      此外也可以采用高速开关二极管来做电平转换电路,见下图:' ^& G& F  _9 _/ P9 t$ q3 Q
0 \$ P" B3 a3 @0 V
      此电路需要注意三个问题:$ C6 p' b  G1 H# f" o: F* |
      1、尽量选择高速开关二极管,如我选择的这个ROHM 1SSC00CMT,其trr=4ns,由于矿机芯片的串联节数很多,因此整个SPI总线上可能会串联多达20到30颗二极管,因此开关延时要尽量的短。
0 r, w( _+ u! _+ Y  q       1ss400cmt2r-e-.pdf (1.28 MB, 下载次数: 9)
3 W6 u( }/ ?0 q, O4 R2 m4 y* |      2、要考虑二级管的管压降在0.5V上,这个就不用多解释。
4 i3 D5 D- S3 E6 X: R5 s3 q$ b      3、要计算好上拉和下拉电阻的阻止,而计算该阻止还要考虑二极管压降,电流,和温度三者之间的关系。一般矿机的工作温度都在60度以上,因此我们看曲线应该看温度、电压曲线 75度那条线,进而计算出该电阻。而且实际上,二极管的参数一般和规格书也会有一些出入,还需要实际经过多次调试来微调电阻。
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    以上两种为最经济节约的方式,当然还用用三极管、MOS管甚至可以用电平转换芯片来设计。然后,在矿机领域基本没有采纳别的方案,究其原因,是因为整个矿机的电平转换电路会高达200个以上,哪怕增加一个电阻,对于整机的LAYOUT空间、成本都会有很大的影响。所谓大道至简,任何经过大批量生产的机器,起内部一定不会有冗余器件的存在,这也告诉我们:在设计电路的时候,是不是真正清楚每一个器件的作用以及是否够用,或者过设计?如果有,那么你的产品也许就离量产还有那么一步之遥。& T% p6 ]) C5 P9 ?

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该用户从未签到

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发表于 2021-3-29 14:46 | 只看该作者
嗯,不错的介绍!
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