DSP應用系統(tǒng)電磁兼容的設計

　　在電子系統(tǒng)設計時經(jīng)常在電路中加入電容器來滿足系統(tǒng)工作時所要求的電源平穩(wěn)和潔凈度。

　　根據(jù)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。

　　主要的濾波技術包括:

　　·對電源線和所有進入PCB的信號進行濾波

　　·旁路快速開關器件

　　·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(jù)系統(tǒng)功能和實現(xiàn)目標要求可以采用懸浮地、單點接地、多點接地和混合接地等不同的接地方式

　　·在適當?shù)牡胤郊悠帘?/p>

　　·對有干擾的引線進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(tǒng)的電磁兼容設計

　　DSP系統(tǒng)具有高精度、小功率、快速邏輯等特點,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(shù)字電路中,特別是在快速DSP中,時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(tǒng)復位線、中斷線和控制線是較容易受到干擾的敏感設備。

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

圖3　電子系統(tǒng)內(nèi)部的電流環(huán)

　　如圖3所示,環(huán)路A—C—D—B和A—E—F—B中傳輸著系統(tǒng)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(tǒng)中各元件的瞬時工作狀態(tài)。系統(tǒng)中每個器件動作所引起的變化都將反映到這些傳輸線上。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。由信號線和控制線形成的回路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(tǒng)中信號頻率最高的區(qū)域,在進行電磁兼容(EMC)設計時應當重點考慮。

　　由以上分析可見,在DSP應用系統(tǒng)設計時要重點考慮電源線、高頻信號線和時鐘振蕩電路的設計。

　　對于電源線來說,可以采用去耦電容和鐵氧體保持供電電源的穩(wěn)定。信號線及其回路組成環(huán)路包圍的面積越小越好,以減小輻射干擾( EM I) 。在數(shù)字系統(tǒng)中時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(nèi)部振蕩器時,通過減小高頻電流和電流環(huán)路包圍的面積來抑制電磁干擾。

　　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,可以加一個串聯(lián)電阻加以抑制。兩個旁路電容對振蕩器產(chǎn)生的高頻信號來講,呈現(xiàn)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,在設計時應盡量縮小這個區(qū)域的面積。

　　圖中串聯(lián)電阻阻值在一千歐范圍內(nèi)。

圖4　一種推薦的PCB設計方法

　　5　結(jié)束語

　　針對具體的DSP應用系統(tǒng),應根據(jù)所選芯片類型和功能特點進行電磁兼容設計。例如TMS320C24x DSP,它除了配置有高速數(shù)字信號處理的結(jié)構,還具有單片電機控制的外設功能,是專門為數(shù)字電機控制和其他控制應用系統(tǒng)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,進一步降低電磁干擾。增強系統(tǒng)的電磁兼容性。