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Con DSP de alta velocidad (procesador de señales digitales) Y periféricos, designers of new products are facing an increasingly serious threat of electromagnetic interference (EMI). Fase temprana, Los problemas de transmisión e interferencia se denominan EMI o RFI (interferencia de radiofrecuencia). Ahora use la palabra más clara "compatibilidad de interferencia".. Electromagnetic compatibility (EMC) includes two aspects of the system's emission and sensitivity. Si la interferencia no se elimina completamente, La interferencia debe minimizarse. Si el sistema DSP cumple las tres condiciones siguientes:, Compatibilidad electromagnética del sistema.
1. No hay interferencia con el propio sistema.
2. No interfiera con otros sistemas.
3. Insensibilidad a las emisiones de otros sistemas.
Definición de interferencia
Cuando la energía de interferencia hace que el receptor esté en un Estado no deseado, puede causar interferencia. La interferencia se produce directa (A través de conductores, acoplamiento de impedancia común, etc.) o indirectamente (A través de conversaciones cruzadas o acoplamiento radiativo). La interferencia electromagnética se produce a través de conductores y radiación. Muchas fuentes de emisión electromagnética, como lámparas, relés, motores de corriente continua y lámparas fluorescentes, pueden causar interferencias. Los circuitos internos de las líneas de alimentación de CA, los cables de interconexión, los cables metálicos y los subsistemas también pueden irradiar o recibir señales no deseadas. En los circuitos digitales de alta velocidad, los circuitos de reloj suelen ser la mayor fuente de ruido de banda ancha. En el DSP rápido, estos circuitos pueden producir Distorsión armónica de hasta 300 MHz y deben eliminarse en el sistema. En los circuitos digitales, los más vulnerables son las líneas de reinicio, las líneas de interrupción y las líneas de control.
Interferencia electromagnética conducida
Una de las rutas más obvias y a menudo ignoradas que causan ruido en un circuito es a través de un conductor. Un cable a través de un entorno ruidoso puede recoger el ruido y transmitirlo a otro circuito para causar interferencia. El diseñador debe evitar que el cable recoja el ruido y utilizar el método de desacoplamiento para eliminar el ruido antes de que el ruido cause interferencia. El ejemplo más común es el ruido que entra en un circuito a través de un cable de alimentación. Si la propia fuente de alimentación u otro circuito conectado a ella es una fuente de interferencia, el cable de alimentación debe desacoplarse antes de entrar en el circuito.
Acoplamiento radiativo
El acoplamiento radiativo se llama crosstalk. La conversación cruzada ocurre cuando la corriente fluye a través del conductor para producir un campo electromagnético, y el campo electromagnético induce una corriente transitoria en el conductor adyacente.
Acoplamiento de impedancia común
El acoplamiento de impedancia común ocurre cuando la corriente de dos circuitos diferentes fluye a través de la impedancia común. La caída de tensión en la impedancia se determina por dos circuitos. La corriente de tierra de los dos circuitos fluye a través de la impedancia común de tierra. El potencial de puesta a tierra del circuito 1 está modulado por la corriente de puesta a tierra 2. La señal de ruido o la compensación de corriente continua se acopla desde el circuito 2 al circuito 1 a través de una impedancia común de puesta a tierra.
Emisión radiativa
Hay dos tipos básicos de emisiones radiativas: modo diferencial (DM) y modo común (CM). La radiación de modo común o la radiación de antena monopolar se debe a una caída de tensión accidental que eleva todas las conexiones de tierra en el circuito por encima del potencial de puesta a tierra del sistema. En cuanto al tamaño del campo eléctrico, la radiación cm es más grave que la radiación DM. Para minimizar la radiación de modo común, la corriente de modo común debe reducirse a cero utilizando el diseño real.
Factores que influyen en la compatibilidad electromagnética
Cuanto mayor es el voltaje de la fuente de tensión, mayor es la amplitud del voltaje, mayor es la emisión, y menor es el voltaje de la fuente que afecta la sensibilidad.
Las frecuencias de alta frecuencia producen más emisiones y las señales periódicas producen más radiación. En el sistema digital de alta frecuencia, la señal de pico de corriente se genera cuando el equipo se cambia. En el sistema analógico, la señal de pico de corriente se genera cuando la corriente de carga cambia.
La puesta a tierra es muy importante para el diseño de circuitos, es decir, un sistema de energía fiable y perfecto. En todos los problemas de EMC, el principal problema es la puesta a tierra inadecuada. Hay tres modos de puesta a tierra de señales: punto único, multipunto y mezcla. Cuando la frecuencia es inferior a 1 MHz, se puede utilizar el método de puesta a tierra de un solo punto, pero no se puede utilizar en alta frecuencia. En aplicaciones de alta frecuencia, es mejor utilizar tierra multipunto. La puesta a tierra híbrida es un método de puesta a tierra de un solo punto de baja frecuencia y puesta a tierra de múltiples puntos de alta frecuencia. La disposición del cable de tierra es crucial. Los circuitos digitales de alta frecuencia y los circuitos analógicos de bajo nivel no deben mezclarse.
La desconexión de la fuente de alimentación genera una corriente transitoria en la línea de alimentación cuando el dispositivo está encendido y apagado. Estas corrientes transitorias deben atenuarse y filtrarse. Las corrientes transitorias de fuentes de alta di / DT conducen a la puesta a tierra y al seguimiento de los voltajes de "emisión". La Alta di / DT produce una amplia gama de corrientes de alta frecuencia, componentes de excitación y radiación de cable. Los cambios en la corriente y la Inductancia que fluyen a través de los cables causarán caídas de tensión que pueden minimizarse reduciendo la Inductancia o la variación de la corriente con el tiempo.
Diseño de Placa de circuito impreso-Proper printed circuit Tabla (Placa de circuito impreso) wiring is essential to prevent EMI.
Técnicas de reducción del ruido
Hay tres maneras de prevenir la interferencia:
1. Suprimir la emisión de la fuente.
2. Hacer que la ruta de acoplamiento sea lo más ineficaz posible.
3. Minimizar la sensibilidad del receptor a la transmisión.
A continuación se describen las técnicas de reducción del ruido a nivel de placa. La tecnología de reducción del ruido a nivel de placa incluye la estructura de la placa, la disposición de la línea y el filtrado.
Las técnicas de reducción del ruido para las estructuras de placas incluyen:
Uso de placas de tierra y energía
El área de la placa debe ser grande para proporcionar baja impedancia para el desacoplamiento de potencia
Minimizar el conductor de superficie
Cables de tierra / potencia independientes para receptores y transmisores digitales, analógicos
Aumento de la amortiguación de alta frecuencia y reducción del acoplamiento capacitivo con líneas estrechas (4 a 8 mils)
Separación de circuitos en Placa de circuito impreso por frecuencia y tipo
No cortar Placa de circuito impreso, cortar trazas cercanas puede conducir a bucles no deseados
Sellado de la línea entre la fuente de alimentación y el piso con placas multicapas
Evite grandes estructuras de circuito abierto
Puesta a tierra multipunto para reducir la Impedancia de puesta a tierra de alta frecuencia
Mantenga el pin de tierra más corto que 1 / 20 de la longitud de onda para prevenir la radiación y asegurar la disposición de la línea de baja impedancia. Las técnicas de reducción del ruido incluyen 45 vueltas en lugar de 90 vueltas, 90 vueltas aumentarán la Capacitancia y causarán cambios en la impedancia característica de la línea de transmisión
Mantener la distancia entre las trazas de excitación adyacentes más allá de la anchura de las trazas para minimizar la conversación cruzada
El área de bucle de la señal del reloj debe ser lo más pequeña posible
Las líneas de alta velocidad y las líneas de reloj deben ser cortas y conectadas directamente
Las trazas sensibles no deben ser paralelas a las trazas que transmiten señales de conmutación rápida de alta corriente
No hay entrada digital flotante para evitar la conmutación innecesaria y la generación de ruido
Evite trazas de energía debajo del Oscilador de cristal y otros circuitos de ruido intrínsecos
La fuente de Alimentación correspondiente, la puesta a tierra, la señal y la trayectoria del bucle deben ser paralelas para eliminar el ruido.
Mantener las líneas de reloj, autobuses y chips separados de las líneas de entrada / salida y los conectores
Señales de reloj de enrutamiento y señales ortogonales de E / s
Para minimizar la conversación cruzada, las trayectorias deben cruzarse en ángulos rectos y los cables de tierra deben dispersarse
El conector Placa de circuito impreso está conectado al suelo del chasis y proporciona protección contra la radiación en los límites del circuito
Protección de trazas críticas (utilizar trazas de 4 a 8 mils para minimizar la Inductancia, línea cerca del piso, estructura interlaminar, puesta a tierra a cada lado de la capa protectora)
Las técnicas de filtrado incluyen:
Filtrar el cable de alimentación y todas las señales que entran en el Placa de circuito impreso
Desacoplamiento en cada punto del CI utilizando Condensadores cerámicos de baja Inductancia de alta frecuencia (0,1 UF a 14 MHz y 0,01 UF a 15 MHz o más)
Desconecte la fuente de alimentación / puesta a tierra del plomo del dispositivo
Atenuación del ruido de la fuente de alimentación multibanda mediante filtrado multietapa
Todas las fuentes de alimentación y los pines de tensión de referencia del circuito analógico de derivación
Dispositivo de conmutación rápida de derivación
Otra reducción del ruido Tecnología de diseño include:
Instale el Oscilador de cristal en el tablero de circuitos y aterrice
Use terminación en serie para minimizar la resonancia y la reflexión de transmisión. El desajuste de impedancia entre la carga y la línea dará lugar a una reflexión parcial de la señal. La reflexión incluye la interferencia instantánea y el exceso de impulso, que producirá una gran cantidad de EMI
Coloque los cables de tierra adyacentes cerca de las líneas de señal para prevenir eficazmente la aparición de campos eléctricos
Colocar correctamente el conductor y el receptor de la línea de desacoplamiento cerca de la interfaz de E / s real reduce el acoplamiento con otros circuitos en el Placa de circuito impreso y reduce la radiación y la sensibilidad
* Shield and twist the interfering leads to eliminate mutual coupling on the Placa de circuito impreso
Uso de diodos de sujeción en cargas inductivas
Añadir escudos cuando proceda
EMC es un problem a importante en el diseño del sistema DSP. Se debe adoptar una tecnología adecuada de reducción del ruido para que el sistema DSP cumpla los requisitos de Cem.
