DSP應(yīng)用系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)探討
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4 DSP應(yīng)用系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)
DSP系統(tǒng)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(shù)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(dá)300MHz或更高的的諧波干擾,應(yīng)采取措施加以克服。此外,系統(tǒng)復(fù)位線、中斷線和控制線是較容易受到干擾的敏感設(shè)備。
一個(gè)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(dǎo)線的連接形式。當(dāng)一段導(dǎo)線和相應(yīng)的回路中有電流流動(dòng)時(shí),便產(chǎn)生了天線效應(yīng),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(guān)。從而形成了一個(gè)典型的電磁干擾源。
電子系統(tǒng)內(nèi)部的電流環(huán)
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(shí)工作狀態(tài)。系統(tǒng)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(hào)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(duì)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(hào)頻率最高的區(qū)域,在進(jìn)行電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮。
由以上分析可見,在DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)考慮電源線、高頻信號(hào)線和時(shí)鐘振蕩電路的設(shè)計(jì)。
對(duì)于電源線來(lái)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(hào)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(shí)鐘信號(hào)通常是頻率最高的信號(hào)。以圖4 為例,當(dāng)晶振連接C24x系列內(nèi)部振蕩器時(shí),通過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(hào),晶振自身對(duì)這些信號(hào)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(duì)振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)來(lái)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量縮小這個(gè)區(qū)域的面積。
圖中串聯(lián)電阻阻值在一千歐范圍內(nèi)。
一種推薦的PCB設(shè)計(jì)方法
圖4 一種推薦的PCB設(shè)計(jì)方法。
5 結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)具體的DSP應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)根據(jù)所選芯片類型和功能特點(diǎn)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。例如TMS320C24x DSP,它除了配置有高速數(shù)字信號(hào)處理的結(jié)構(gòu),還具有單片電機(jī)控制的外設(shè)功能,是專門為數(shù)字電機(jī)控制和其他控制應(yīng)用系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。當(dāng)PCB設(shè)計(jì)完成后,還可以將C24x PWM單元設(shè)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(qiáng)系統(tǒng)的電磁兼容性。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/151097.htm
評(píng)論