高速DSP系统的电路板级电磁兼容性设计.doc

高速DSP系统的电路板级电磁兼容性设计(2010/9/3014:05) 2 下一页0引言印制线路板(PCB)提供电路元件和器件之间的电气连接,是各种电子设备最基本的组成部分,它的性能直接关系到电子设备质量的好坏。随着电子技术的发展,各种电子产品经常在一起工作,它们之间的干扰越来越严重,所以电磁兼容问题成为一个电子系统能否正常工作的关键。同样,随着PCB的密度越来越高,PCB设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。要使电子电路获得最佳性能,除了元器件的选择和电路设计之外,良好的PCB布线在电磁兼容性中也是一个非常重要的因素。随着高速DSP技术的广泛应用,相应的高速DSP的PCB设计就显得十分重要。由于DSP是一个相当复杂、种类繁多并有许多分系统的数、模混合系统,所以来自外部的电磁辐射以及内部元器件之间、分系统之间和各传输通道间的串扰对DSP及其数据信息所产生的干扰,已严重地威胁着其工作的稳定性、可靠性和安全性。据统计,干扰引起的DSP事故占其总事故的90%左右。因此设计一个稳定、可靠的DSP系统,电磁兼容和抗干扰至关重要。1DSP的电磁干扰环境电磁干扰的基本模型由电磁干扰源、耦合路径和接收机3部分组成,如图1所示。电磁干扰源包含微处理器、微控制器、静电放电、瞬时功率执行元件等。随着大量高速半导体器件的应用,其边沿跳变速率非常快,这种电路可以产生高达300MHz的谐波干扰。耦合路径可以分为空间辐射电磁波和导线传导的电压与电流。噪声被耦合到电路中的最简单方式是通过导体的传递,例如,有一条导线在一个有噪声的环境中经过,这条导线通过感应接收这个噪声并且将其传递到电路的其他部分,所有的电子电路都可以接收传送的电磁干扰。例如,在数字电路中,临界信号最容易受到电磁干扰的影响;模拟的低级放大器、控制电路和电源调整电路也容易受到噪声的影响。2DSP电路板的布线和设计良好的电路板布线在电磁兼容性中是一个非常重要的因素,一个拙劣的电路板布线和设计会产生很多电磁兼容问题,即使加上滤波器和其他元器件也不能解决这些问题。正确的电路布线和设计应该达到如下3点要求:(1)电路板上的各部分电路之间存在干扰,电路仍能正常工作;(2)电路板对外的传导发射和辐射发射尽可能低,达到有关标准要求;(3)外部的传导干扰和辐射干扰对电路板上的电路没有影响。(1)元器件布置的首要问题是对元器件进行分组。元器件的分组原则有:按电压不同分;按数字电路和模拟电路分;按高速和低速信号分和按电流大小分。一般情况下都按照电压不同分或按数字电路与模拟电路分。(2)所有的连接器都放在电路板的一侧,尽量避免从两侧引出电缆。(3)避免让高速信号线靠近连接器。(4)在元器件安排时应考虑尽可能缩短高速信号线,如时钟线、数据线和地址线等。,以此减小从电路返回到电源之间的接地回路电势,即减小电路从源端到目的端线路和地层形成的环路面积。通常增加环路面积是由于地层隔缝引起的。如果地层上有缝隙,高速信号线的回流线就被迫要绕过隔缝,从而增大了高频环路的面积,如图2所示。图2中高速线与芯片之间进行信号传输。图2(a)中没有地层隔缝,根据“电流总是走阻抗最小的途径”,此时环路面积最小。图2(b)中,有地层隔缝,此时地环路面积增大,这样就产生如下后果:(1)增