DSP應用系統電磁兼容的設計

　　在電子系統設計時(shí)經(jīng)常在電路中加入電容器來(lái)滿(mǎn)足系統工作時(shí)所要求的電源平穩和潔凈度。

　　根據電容在電路中的作用可分為:去耦電容、旁路電容和容納電容。去耦電容用來(lái)濾除高速器件在電源板上引起的騷擾電流;旁路電容可用來(lái)消除高頻輻射噪聲,從而抑制共模干擾;容納電容則配合去耦電容抑制由電流變化引起的噪聲。

　　主要的濾波技術(shù)包括:

　　·對電源線(xiàn)和所有進(jìn)入PCB的信號進(jìn)行濾波

　　·旁路快速開(kāi)關(guān)器件

　　·旁路模擬電路的所有電源供電和基準電壓引腳

　　·在器件引線(xiàn)處對電源/地去耦

　　·用多級濾波抑制不同頻段的電源噪聲

　　3. 3　其它降噪措施

　　·根據系統功能和實(shí)現目標要求可以采用懸浮地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地等不同的接地方式

　　·在適當的地方加屏蔽

　　·對有干擾的引線(xiàn)進(jìn)行屏蔽或絞在一起以消除相互耦合

　　·在感性負載上用箝位二極管等

　　4　DSP應用系統的電磁兼容設計

　　DSP系統具有高精度、小功率、快速邏輯等特點(diǎn),容易受到寄生阻抗、介質(zhì)吸收或高頻噪聲的影響 。在高速數字電路中,特別是在快速DSP中,時(shí)鐘電路通常是寬帶噪聲的主要和最大產(chǎn)生源,可產(chǎn)生高達300MHz或更高的的諧波干擾,應采取措施加以克服。此外,系統復位線(xiàn)、中斷線(xiàn)和控制線(xiàn)是較容易受到干擾的敏感設備。

　　一個(gè)電子系統的電磁兼容性很大程度上取決于元件的布局和導線(xiàn)的連接形式。當一段導線(xiàn)和相應的回路中有電流流動(dòng)時(shí),便產(chǎn)生了天線(xiàn)效應,向外輻射電磁能量,此能量的大小與流過(guò)電流的幅值、頻率及該電流環(huán)路所包圍的面積有關(guān)。從而形成了一個(gè)典型的電磁干擾源。

圖3　電子系統內部的電流環(huán)

　　如圖3所示,環(huán)路A—C—D—B和A—E—F—B中傳輸著(zhù)系統正常工作所需的能量。然而電路中所消耗的能量不是恒定不變的,這主要取決于系統中各元件的瞬時(shí)工作狀態(tài)。系統中每個(gè)器件動(dòng)作所引起的變化都將反映到這些傳輸線(xiàn)上。為了防止電流的快速變化引起的干擾,可借助電容Cb加以抑制。由信號線(xiàn)和控制線(xiàn)形成的回路N—F—P—Q 和L—M—F—D所包圍的面積相對較小,但是由它們引起的高頻噪聲也是不容忽視的。由晶振等元件組成的環(huán)路G—H—J—K,通常是系統中信號頻率最高的區域,在進(jìn)行電磁兼容(EMC)設計時(shí)應當重點(diǎn)考慮。

　　由以上分析可見(jiàn),在DSP應用系統設計時(shí)要重點(diǎn)考慮電源線(xiàn)、高頻信號線(xiàn)和時(shí)鐘振蕩電路的設計。

　　對于電源線(xiàn)來(lái)說(shuō),可以采用去耦電容和鐵氧體保持供電電源的穩定。信號線(xiàn)及其回路組成環(huán)路包圍的面積越小越好,以減小輻射干擾( EM I) 。在數字系統中時(shí)鐘信號通常是頻率最高的信號。以圖4 為例,當晶振連接C24x系列內部振蕩器時(shí),通過(guò)減小高頻電流和電流環(huán)路包圍的面積來(lái)抑制電磁干擾。

　　晶振具有很高的阻抗(通常為幾百千歐) ,因此其工作時(shí)產(chǎn)生的高頻電流幅值很小。然而CMOS電路的輸出是含有高次諧波分量的方波信號,晶振自身對這些信號不具有高阻抗特性,從而將產(chǎn)生較大的諧波電流,可以加一個(gè)串聯(lián)電阻加以抑制。兩個(gè)旁路電容對振蕩器產(chǎn)生的高頻信號來(lái)講,呈現出低阻特性,將在Cs—X—Cs之間產(chǎn)生較大的電流。為了減小輻射干擾,在設計時(shí)應盡量縮小這個(gè)區域的面積。

　　圖中串聯(lián)電阻阻值在一千歐范圍內。

圖4　一種推薦的PCB設計方法

　　5　結束語(yǔ)

　　針對具體的DSP應用系統,應根據所選芯片類(lèi)型和功能特點(diǎn)進(jìn)行電磁兼容設計。例如TMS320C24x DSP,它除了配置有高速數字信號處理的結構,還具有單片電機控制的外設功能,是專(zhuān)門(mén)為數字電機控制和其他控制應用系統而設計的。當PCB設計完成后,還可以將C24x PWM單元設置為異步、同步或空間矢量PWM模式,進(jìn)一步降低電磁干擾。增強系統的電磁兼容性。