汽車(chē)數字AV產(chǎn)品的抗干擾研究

二、數字電路的常見(jiàn)干擾噪聲

對數字AV產(chǎn)品的數字信號處理系統來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的噪聲有以下幾種。

1電源噪聲：主要由于受DSP電路、CPU、動(dòng)態(tài)存儲器件和其它數字邏輯電路在工作過(guò)程中邏輯狀態(tài)高速變換造成系統電流和電壓變化產(chǎn)生的噪聲、溫度變化時(shí)的直流噪聲以及供電電源本身產(chǎn)生的噪聲。

2地線(xiàn)噪聲：系統內各部分的地線(xiàn)之間出現電位差或存在接地阻抗引起的接地噪聲。

3反射噪聲：傳輸線(xiàn)路各部分的特性阻抗不同或與負載阻抗不匹配時(shí)，所傳輸的信號在終端(或臨界)部位產(chǎn)生反射，使信號波形發(fā)生畸變或產(chǎn)生振蕩。

4串擾噪聲：由于扁平電纜或束捆導線(xiàn)等傳輸線(xiàn)之間，印制電路板內平行印制導線(xiàn)之間的電磁感應以及高速開(kāi)關(guān)電流通過(guò)分布電容等寄生參數把無(wú)用信號成分疊加在目的信號上引起的噪聲。

三、抑制干擾噪聲的措施

1、電源和地線(xiàn)噪聲的抑制

在車(chē)用CD，VCD中大量地應用CMOS數字器件和數字模擬混合器件，當設備工作時(shí)這些器件同時(shí)工作會(huì )使電路板內的電源電壓和地電平波動(dòng)，導致信號波形產(chǎn)生尖峰過(guò)沖或衰減振蕩，造成數字IC電路的噪聲容限下降而引起誤動(dòng)作。其原因是數字IC的開(kāi)關(guān)電流在電源線(xiàn)、地線(xiàn)上形成的電壓降與印制條和元器件引腳的分布電感所形成的感應電壓降，兩者起作用的結果。由于車(chē)用VCD中有多條高頻數字信號線(xiàn)，因此，電源和地線(xiàn)的干擾相當嚴重。其次，由于一部分CMOS電路是數字模擬混合器件，如D／A轉換器件，根據CMOS的基本理論，數字和模擬電路形成在同一個(gè)類(lèi)型芯片上，如只有數字部分電源VDD供電，盡管模擬電源未接，VDD的電能會(huì )轉換到模擬部分上去，VDD電壓依然會(huì )出現于模擬電源VOC腳上。同樣，VDD上存在的噪聲亦會(huì )出現在VOC上，由于VDD和VOC上的噪聲作用造成數?；旌想娐?，如音頻D／A PCM1710的THD+N和動(dòng)態(tài)范圍下降，影響整機的性能。

為抑制電源和地線(xiàn)噪聲，筆者認為在車(chē)用VCD設計中可采取以下措施：(1)、選用貼片元件和盡可能縮短元件的引腳長(cháng)度，以減小元件分布電感的影響；選用噪聲容限大的數字IC。(2)、在VDD及VOC電源端盡可能靠近器件接入濾波電容，以縮短開(kāi)關(guān)電流的流通途徑，用10µF鋁電解和0.1µF獨石電容并聯(lián)接在電源腳上。對于MPEG板主電源輸入端和MPEG解碼芯片以及DRAM，SDRAM等高速數字IC的電源端可用鉭電解電容代替鋁電解電容，因為高頻時(shí)鉭電解的對地阻抗比鋁電解小得多。(3)、印制板布局時(shí)，要將模擬電路區和數字電路區合理地分開(kāi)，電源和地線(xiàn)單獨引出，電源供給處匯集到一點(diǎn)；PCB布線(xiàn)時(shí)，高頻數字信號線(xiàn)要用短線(xiàn)，主要信號線(xiàn)最好集中在PCB板中心，時(shí)鐘發(fā)生電路應在板中心附近，時(shí)鐘扇出應采用菊鏈式或并聯(lián)布線(xiàn)，電源線(xiàn)盡可能遠離高頻數字信號線(xiàn)或用地線(xiàn)隔開(kāi)。(4)、印制板的電源線(xiàn)和地線(xiàn)印制條盡可能寬，以減小線(xiàn)電阻，從而減小公共阻抗引起的干擾噪聲。(5)、對數?；旌想娐?，VDD與VOC應連到模擬電源VOC，AGND與DGND接到模擬地AGND。根據BB，PHILIPS，ALPINE公司實(shí)驗結果，建議把D／A器件視為模擬器件，MPEG電路與D／A器件連接中，D／A器件必須置于A(yíng)GND上，同時(shí)要提供一條數字回路供這些數字噪聲／能量反饋回信號源，以減小數字器件的噪聲對模擬電路的影響，使D／A器件的動(dòng)態(tài)特性提高。

根據實(shí)測VCD機MPEG解壓板數字電源VDD與模擬電源VOC的噪聲電平，得知電源上疊加的噪聲電平已相當小，VDD噪聲電平與VOC噪聲電平波形基本一致，且數字電源噪聲電平(VPP=85mV)明顯大于模擬電源的噪聲電平，這說(shuō)明這些干擾脈沖主要由數字信號產(chǎn)生的。

2、反射干擾噪聲的抑制

在數字信號處理系統中，時(shí)鐘信號和數字信號傳輸因其傳輸線(xiàn)路始端和終端阻抗不匹配，所傳輸信號會(huì )在阻抗不連續處產(chǎn)生反射，使傳輸的信號波形出現上沖、下降和振蕩。反射還會(huì )降低器件噪聲容限。加大延遲時(shí)間，如傳輸線(xiàn)傳輸時(shí)間與所傳輸的延遲時(shí)間大致相同，引起的反射會(huì )帶來(lái)嚴重后果，有的使傳輸的信息產(chǎn)生錯誤，有的使電壓超過(guò)電路的極限值影響電路的正常工作。

通常情況下，傳輸線(xiàn)是無(wú)損耗線(xiàn)，單 位長(cháng)度傳輸線(xiàn)的傳輸時(shí)間τ=(LC)½，特性阻抗ZO=(L/C) ½，其中C，L為單位長(cháng)度傳輸線(xiàn)的分布電容和分布電感。傳輸線(xiàn)最大匹配線(xiàn)長(cháng)度lmax=tτv／k，式中，tτ為傳輸信號的前沿時(shí)間，v為電磁波在傳輸線(xiàn)中的傳播速度，用聚乙烯線(xiàn)時(shí)為2