高速DSP系統(tǒng)的電路板級(jí)電磁兼容性設(shè)計(jì)
印制電路板(PCB)提供電路元件和器件之間的電氣連接,是各種電子設(shè)備最基本的組成部分,它的性能直接關(guān)系到電子設(shè)備質(zhì)量的好壞。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,各種電子產(chǎn)品經(jīng)常在一起工作,它們之間的干擾越來越嚴(yán)重,所以電磁兼容問題成為一個(gè)電子系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。同樣,隨著PCB的密度越來越高,PCB設(shè)計(jì)的好壞對(duì)電路的干擾及抗干擾能力影響很大。要使電子電路獲得最佳性能,除了元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)之外,良好的PCB布線在電磁兼容性中也是一個(gè)非常重要的因素。
隨著高速DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用,相應(yīng)的高速DSP的PCB設(shè)計(jì)就顯得十分重要。由于DSP是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜、種類繁多并有許多分系統(tǒng)的數(shù)、?;旌舷到y(tǒng),所以來自外部的電磁輻射以及內(nèi)部元器件之間、分系統(tǒng)之間和各傳輸通道間的串?dāng)_對(duì)DSP及其數(shù)據(jù)信息所產(chǎn)生的干擾,已嚴(yán)重地威脅著其工作的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。據(jù)統(tǒng)計(jì),干擾引起的DSP事故占其總事故的90%左右。因此設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定、可靠的DSP系統(tǒng),電磁兼容和抗干擾至關(guān)重要。
電磁干擾的基本模型由電磁干擾源、耦合路徑和接收機(jī)3部分組成。
電磁干擾源包含微處理器、微控制器、靜電放電、瞬時(shí)功率執(zhí)行元件等。隨著大量高速半導(dǎo)體器件的應(yīng)用,其邊沿跳變速率非??欤@種電路可以產(chǎn)生高達(dá)300 MHz的諧波干擾。耦合路徑可以分為空間輻射電磁波和導(dǎo)線傳導(dǎo)的電壓與電流。噪聲被耦合到電路中的最簡(jiǎn)單方式是通過導(dǎo)體的傳遞,例如,有一條導(dǎo)線在一個(gè)有噪聲的環(huán)境中經(jīng)過,這條導(dǎo)線通過感應(yīng)接收這個(gè)噪聲并且將其傳遞到電路的其他部分,所有的電子電路都可以接收傳送的電磁干擾。例如,在數(shù)字電路中,臨界信號(hào)最容易受到電磁干擾的影響;模擬的低級(jí)放大器、控制電路和電源調(diào)整電路也容易受到噪聲的影響。良好的電路板布線在電磁兼容性中是一個(gè)非常重要的因素,一個(gè)拙劣的電路板布線和設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生很多電磁兼容問題,即使加上濾波器和其他元器件也不能解決這些問題。正確的電路布線和設(shè)計(jì)應(yīng)該達(dá)到如下3點(diǎn)要求:
(1)電路板上的各部分電路之間存在干擾,電路仍能正常工作;
(2)電路板對(duì)外的傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射盡可能低,達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求;
(3)外部的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾對(duì)電路板上的電路沒有影響。
以上內(nèi)容通過對(duì)電子產(chǎn)品電磁環(huán)境的分析,確定高速DSP系統(tǒng)中產(chǎn)生干擾的主要原因,并針對(duì)這些原因,通過對(duì)高速DSP系統(tǒng)的多層板布局、器件布局以及PCB布線等方面進(jìn)行分析,給出有效降低DSP系統(tǒng)的干擾、提高電磁兼容性能的措施。從設(shè)計(jì)層次保證了高速DSP系統(tǒng)的有效性和可靠性。合理布局設(shè)計(jì),減少噪聲,降低干擾,避開不必要的失誤,對(duì)系統(tǒng)性能的發(fā)揮起到不可低估的作用。
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