通常情況下，生產(chǎn)測(cè)試都是多臺(tái)機(jī)子連接起來才能完成的，用于測(cè)試的設(shè)備都放在手推車上，測(cè)試對(duì)象則整齊地放在桌子上，車子推到哪里，就在哪里連線、開機(jī)、測(cè)試、關(guān)機(jī)、拆線，然后再移動(dòng)到下一個(gè)工位。在所有的工作中，連線和拆線是最辛苦的，因?yàn)闉榱丝煽康木壒?，所有?a target="_blank">連接器都是圓形航空插頭座，每次連接、拆除都需要連續(xù)旋轉(zhuǎn)很多圈，因而手被累得實(shí)在是很辛苦。當(dāng)年的這種工作給我?guī)硪恍┝?xí)慣，我用的手機(jī)充電線從來不會(huì)壞掉，因?yàn)槊恳淮蔚牟灏味际窍乱庾R(shí)地從插頭根部著力，軟性的部分不會(huì)受力，因而也不易受損。

連線和拆線的過程都是在關(guān)機(jī)情況下進(jìn)行的，開機(jī)和關(guān)機(jī)則有嚴(yán)格的順序，接收信號(hào)的機(jī)子需要先開機(jī)、后關(guān)機(jī)，發(fā)出信號(hào)的機(jī)子則要后開機(jī)、先關(guān)機(jī)。舉例來說，假如一臺(tái)設(shè)備連接了顯示終端，開機(jī)的時(shí)候就一定是先開顯示終端，然后再開主機(jī)，關(guān)機(jī)時(shí)則要反過來。因?yàn)檫@個(gè)緣故，后來PC上出現(xiàn)可以熱插拔的設(shè)備時(shí)，對(duì)我來說便是一件很新奇的事情，由此帶來的自由也還會(huì)常常讓我想起過去的不自由。

從表面上看，我早期所接觸的這些設(shè)備都是很復(fù)雜的，它們需要被安裝在大型的機(jī)箱、機(jī)柜中，但在實(shí)際上，其中的電路與今日的電子產(chǎn)品相比要簡(jiǎn)單許多，只不過所用器件的集成度很低，每一顆IC里所包含的電路極少，但封裝卻很大，所以需要占用大量的空間。一臺(tái)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)完整的功能，就需要使用很多塊板子，板子之間再用線扎和連接器連接起來。每個(gè)板子上都有很多IC，但大多是很基本的邏輯器件，使用這種器件設(shè)計(jì)產(chǎn)品，效率很低，但由此帶來的訓(xùn)練還是很值得的。有時(shí)候，我會(huì)對(duì)集成度比較高的器件進(jìn)行反向推理，從而基本知道它的內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，其中最典型的是一款型號(hào)為MC6845的器件，這顆器件因?yàn)樵谠缙诘腜C中被廣泛使用而出名，我們使用它則是為了設(shè)計(jì)一款彩色CRT顯示控制器的終端，最初的應(yīng)用電路不是我設(shè)計(jì)的，但在我對(duì)它的內(nèi)部邏輯進(jìn)行推理以后提前發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的邏輯錯(cuò)誤，為后來的順利調(diào)試打下了基礎(chǔ)，這個(gè)工作也為我后來在PC上對(duì)一款視窗軟件進(jìn)行漢化帶來了幫助，相應(yīng)的思想又在后來的工業(yè)應(yīng)用中被成功利用，因?yàn)閷?duì)一樣?xùn)|西的深入理解能在再次遇到時(shí)給你帶來很大的方便。

在設(shè)備與設(shè)備之間進(jìn)行連接的時(shí)候，加電的順序是很重要的，這個(gè)概念可以被稱為電源時(shí)序管理。上一回，我們說到用RT9266+RT9166為早期的MP3播放器供電的時(shí)候，RT9266從電池取電輸出3.3V，再用RT9166得到2.5V或1.8V，這樣的設(shè)計(jì)基本上利用的是轉(zhuǎn)換器自身的自然特性，沒有很嚴(yán)格的時(shí)序管理，這樣的做法，某些情況下是可行的，某些時(shí)候可能就會(huì)遇到問題，它們的電流消耗會(huì)比正常情況下的大，而功能則可能不正常。

有很多數(shù)字器件的輸入級(jí)可能就是一個(gè)反相器，它是由一顆P-MOSFET和一顆N-MOSFET構(gòu)成的，它們的柵極連接在一起成為輸入端，兩者的漏極連接在一起成為輸出端，兩個(gè)源極則是電源VDD和地GND/VSS的連結(jié)點(diǎn)。當(dāng)其輸入端的電壓處于某個(gè)區(qū)間時(shí)，可使兩顆MOSFET同時(shí)導(dǎo)通，如果在此時(shí)加上電源，VDD和VSS之間就直接貫通形成電流了。下圖是對(duì)這段話的圖形化描述：

提供給這個(gè)輸入端的信號(hào)，既可能是噪聲，也可能是來自前級(jí)設(shè)備的輸出。為了防范這樣的問題發(fā)生，設(shè)計(jì)者需要在此輸入端上采取一些措施來進(jìn)行防范。

有的器件的輸入端會(huì)有不得高于VDD+0.3V這樣的要求，這樣的器件在遇到本身沒加電而前級(jí)已經(jīng)加了電的情況時(shí)，輸入級(jí)很容易就壞掉了，或是表現(xiàn)出某種不正常的現(xiàn)象，這種狀況在類似RT9266這樣的器件中也存在。先看看規(guī)格書上的電路圖：

圖中，EN端和VDD端是連接在一起的，這樣它們的電壓就會(huì)一起變化。假設(shè)你現(xiàn)在要對(duì)它進(jìn)行外部控制，EN端就需要用其他信號(hào)源來驅(qū)動(dòng)，假如這時(shí)候送到EN端的高電壓先于VDD到達(dá)，或是它在某個(gè)時(shí)候會(huì)高于VDD電壓一定的值，位于IC內(nèi)部對(duì)芯片進(jìn)行保護(hù)的二極管就會(huì)導(dǎo)通，電流將從EN端流向VDD端，這顆芯片通常就不能正常工作了。如果這樣的狀況一定會(huì)發(fā)生，必須在EN信號(hào)路徑上串入一只比較大的電阻進(jìn)行電流限制，有的時(shí)候還需要增加一只電容，故意把提供給EN的信號(hào)延遲。再來看看規(guī)格書，你就知道EN端的電壓不能超過VDD+0.3V的規(guī)定確實(shí)是存在的，如下圖中信息所示：

但是在實(shí)際中有多少人會(huì)關(guān)注這樣的內(nèi)容呢？我對(duì)此真的沒有多少信心，因?yàn)槲易约阂部赡芡诉@一點(diǎn)，希望看到這樣內(nèi)容的你以后會(huì)對(duì)此有所關(guān)注。

MOS器件的工藝結(jié)構(gòu)本身也會(huì)帶來一些問題，下圖來自一家IC廠商的網(wǎng)站，圖中從CMOS反相器的物理結(jié)構(gòu)開始，將其中的寄生電路畫了出來，最后用等效電路的形式給出了latch-up問題發(fā)生時(shí)的電路結(jié)構(gòu)以及其中的電流流動(dòng)情況。由于最后的電路是單向可控硅的結(jié)構(gòu)，自鎖以后的電路故障是無法消除的，唯有斷電一法可以切斷電流。

我覺得好玩的是這個(gè)網(wǎng)站在做了這么多工作的情況下，最后給出來的電路工作原理描述上卻出現(xiàn)了錯(cuò)誤（我認(rèn)為的），所以就不照搬它的文字部分了，但我自己也不想做過多的敘述，感興趣的讀者自己進(jìn)行吧。如果我都做完了，讀者可能就不需要做任何努力了，我覺得這對(duì)培養(yǎng)讀者的能力是不好的，但是這與“作者不努力，編輯就得努力；編輯不努力，讀者就得努力”所描述的狀況又是不一樣的，因?yàn)槲业哪康氖且屪x者讀了之后能夠成長(zhǎng)，所以你可以把這看作是現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，至于要不要做，你要自己做選擇。

像這種出現(xiàn)在接口上的問題，使用多個(gè)工作電壓的系統(tǒng)級(jí)芯片也特別容易出現(xiàn)，因?yàn)槭褂貌煌妷汗╇姷母鞑糠种g的接口部分在加電、斷電過程中就會(huì)有同樣的現(xiàn)象。所以，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)來說，關(guān)注電源時(shí)序是必須的。在我從事電源管理以后所接觸的供電對(duì)象的規(guī)格書中，液晶顯示屏提及電源時(shí)序要求的資料被我見到的次數(shù)是最多的，但可惜我已經(jīng)很久沒有接觸了，所以想在這里提供一個(gè)范例的想法難以實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)讀者在自己的工作中去注意吧。

很多簡(jiǎn)單的電源轉(zhuǎn)換器只是完成電壓轉(zhuǎn)換，用這種器件時(shí)進(jìn)行時(shí)序管理會(huì)很辛苦。增加了使能控制的器件就會(huì)簡(jiǎn)單一點(diǎn)，像上述的RT9266就有使能端EN，可以用它完成開關(guān)控制。更進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換器會(huì)有Power Good信號(hào)輸出，它能在轉(zhuǎn)換器輸出正常時(shí)給出一個(gè)信號(hào)去通知?jiǎng)e的電路，讓它們可以據(jù)此同步工作，下圖是一個(gè)例子：

RT2875是符合車規(guī)AEC-Q100規(guī)范的Buck器件，可在4.5V-36V輸入下工作，最大負(fù)載能力為3A，我們可以用EN端的高電平讓它進(jìn)入工作狀態(tài)，當(dāng)其輸出電壓達(dá)到設(shè)定電壓的90%以上時(shí)，PGOOD端就可以變成高電平，它又在輸出電壓下降到設(shè)定值的85%以下時(shí)變成低電平，設(shè)計(jì)者可以用它去控制另外一組電源的工作。實(shí)際上，絕大部分使用Power Good信號(hào)的器件，其內(nèi)部都是漏極開路的MOSFET開關(guān)，只要外部加上上拉電阻就可以將其開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電壓的不同，因而很方便使用，IC內(nèi)部的具體實(shí)現(xiàn)方法可在下圖中看出來。

當(dāng)使用多組電源時(shí)，每一組的使能信號(hào)、Power Good信號(hào)都需要進(jìn)行處理，這活也實(shí)在是麻煩，所以，高度集成化的系統(tǒng)級(jí)電源管理器件（PMIC）會(huì)把這部分功能也集成起來，以便簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，有的芯片甚至可以有多種不同的時(shí)序可供選擇，從而可以擴(kuò)大器件的適用范疇。對(duì)于這樣的設(shè)計(jì)，RT2070可以作為一個(gè)范例來介紹。

RT2070是針對(duì)攝像頭應(yīng)用的多輸出IC，內(nèi)部含有3組Buck、1組LDO和一個(gè)負(fù)載開關(guān)，可用I2C總線進(jìn)行控制，通過車用IC的規(guī)范AEC-Q100 Grade 1認(rèn)證，對(duì)抗惡劣環(huán)境的能力相當(dāng)了得。想一想現(xiàn)在很流行的自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），你就知道攝像頭在車上的使用會(huì)多么普遍地被使用了，但這樣的應(yīng)用又不能顯得太突兀，因而提供給它們的空間都非常狹小，再加上車輛的使用環(huán)境通常都很惡劣，所以要求它可在-40℃~+125℃的環(huán)境溫度下工作。下圖是RT2070的應(yīng)用電路圖：

它的各通道之間的時(shí)序關(guān)系可有6種選擇，通過SEQ端外接電阻的值就可指定一種上電過程中確定的時(shí)序，以后又可通過I2C總線進(jìn)行新的設(shè)定。一個(gè)典型的時(shí)序關(guān)系是這樣的：

如果出現(xiàn)了意外故障，它還有特定的時(shí)序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，下圖對(duì)此進(jìn)行了示意：

預(yù)先定義好的時(shí)序在實(shí)際中呈現(xiàn)時(shí)，可在示波器上看到下圖所示的實(shí)際波形：

這樣的過程的實(shí)現(xiàn)，是靠IC內(nèi)部的大量邏輯判斷完成的，下圖就是器件邏輯部分的主體流程：

實(shí)現(xiàn)保護(hù)的邏輯部分看起來會(huì)更復(fù)雜一點(diǎn)，如下圖所示，是對(duì)上圖的補(bǔ)充。