基于DSP的高速PCB抗干扰设计-shenmu2012的回答

基于DSP的高速PCB抗干扰设计

2019-08-05 14:54发布

摘  要：分析DSP系统产生干扰的主要原因，给出抗干扰的对策；以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A为处理器构成控制系统，通过对整个系统PCB的层叠设计、布局和布线设计，详细介绍如何在PCB设计中增强DSP系统的抗干扰能力。关键词：DSP  PCB 抗干扰
引  言随着DSP(数字信号处理器)的广泛应用，基于DSP的高速信号处理PCB板的设计显得尤为重要。在一个DSP系统中，DSP微处理器的工作频率可高达数百MHz，其复位线、中断线和控制线、集成电路开关、高精度A／D转换电路，以及含有微弱模拟信号的电路都非常容易受到干扰；所以设计开发一个稳定的、可靠的DSP系统，抗干扰设计非常重要。
干扰即干扰能量使接收器处在不希望的状态。干扰的产生分两种：直接的(通过导体、公共阻抗耦合等)和间接的(通过串扰或辐射耦合)。很多电器发射源，如光照、电机和日光灯都可以引起干扰，而电磁干扰EMI能产生影响有3个必需的途径，即干扰源、传播途径和干扰受体，只需要切断其中的一个就可以解决电磁干扰问题。
1 DSP系统的干扰产生分析为了做出一个稳定可靠的DSP系统，必须从各个方面来消除干扰，即使不能完全消除，也要尽量减少到最小。对于DSP系统而言，主要干扰来自于以下几个方面：①输入输出通道干扰。指干扰通过前向通道和后向通道进入系统，如DSP系统的数据采集环节，干扰通过传感器迭加到信号上，使数据采集的误差增大。在输出环节，干扰可以将输出的数据误差增大，甚至完全错误，造成系统崩溃。可以合理利用光耦器件减小输入输出通道干扰，对于传感器和DSP主系统的干扰可利用电气隔离来阳档千扰讲入。②电源系统的干扰。整个DSP系统的主要干扰源。电源在向系统提供电能的同时也将其噪声加到供电的电源上，必须在电源芯片电路设计时对电源线进行退耦。③空间辐射耦合干扰。经过辐射的耦合通常称为串扰。串扰发生在电流流经导线时产生的电磁场，而电磁场在邻近的导线中感应瞬态电流，造成临近的信号失真，甚至错误。串扰的强度取决于器件、导线的几何尺寸及相隔距离。在DSP布线时，信号线间距越大，距离地线越近，就越可以有效地减小串扰。
2  针对产生干扰的原因设计PCB下面给出如何在DSP系统的PCB制作过程中减小各种干扰的方法。
2.1  多层板的层叠式设计DSP高速数字电路中，为了提高信号质量，降低布线难度，增加系统的EMC，一般采用多层板的层叠式设计。层叠式设计可以提供最短的回流路径，减小耦合面积，抑制差模干扰。在层叠式设计中，分配专门的电源层和地层，并且地层和电源层紧耦合对抑制共模干扰有好处(利用相邻的平面降低电源平面交流阻抗)。以图1所示的4层板为例来说明层叠式的设计方案。