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Introduction
With the wide application of DSP (digital signal processor), the design of a high-speed signal processing Scheda PCB in base al DSP è particolarmente importante. In a DSP system, la frequenza di funzionamento del microprocessore DSP può essere alta fino a centinaia di MHz. Its reset line, linea di interruzione e linea di controllo, integrated circuit switches, alta precisione A/D conversion circuits, E circuiti contenenti segnali analogici deboli sono tutti E 'molto suscettibile alle interferenze; quindi, to design and develop a stable and reliable DSP system, Il design anti-interferenza è molto importante.
1 DSP system interference generation analysis
Per i sistemi DSP, l'interferenza principale deriva dai seguenti aspetti:
1. I/Interferenza del canale O. Refers to interference entering the system through the forward channel and the backward channel, come il collegamento di acquisizione dati di un sistema DSP. The interference is superimposed on the signal through the sensor, che aumenta l'errore di acquisizione dati. In the output link, interferenza può aumentare l'errore dei dati di uscita, or even make a complete error, causare il crash del sistema. Optocoupler devices can be reasonably used to reduce the interference of input and output channels, e l'interferenza del sensore e del sistema principale DSP può essere utilizzato per isolare elettricamente l'interferenza.
2. L'interferenza del sistema di alimentazione. The main source of interference for the entire DSP system. L'alimentatore aggiunge il suo rumore all'alimentatore fornendo energia al sistema. The power supply line must be decoupled during the circuit design of the power supply chip.
3. Interferenza di accoppiamento delle radiazioni spaziali. L'accoppiamento attraverso le radiazioni è solitamente chiamato crosstalk. Il crosstalk si verifica nel campo elettromagnetico generato quando la corrente scorre attraverso i fili, e il campo elettromagnetico induce correnti transitorie nei fili adiacenti, causando segnali vicini a essere distorti o addirittura errori. La forza del crosstalk dipende dalle dimensioni geometriche e dalla distanza di separazione di dispositivi e fili. Nel cablaggio DSP, più grande è la spaziatura della linea del segnale e più vicino alla linea di terra, più efficace è ridurre il crosstalk.
2 Design PCB for the cause of interference
The following shows how to reduce various interferences in the Produzione di PCB process of the DSP system.
2.1 Stacked design of multilayer board
Nei circuiti digitali ad alta velocità DSP, al fine di migliorare la qualità del segnale, ridurre la difficoltà di cablaggio e aumentare l'EMC del sistema, è generalmente adottato un design multistrato. La progettazione impilata può fornire il percorso di ritorno più breve, ridurre l'area di accoppiamento e sopprimere l'interferenza differenziale della modalità. Nella progettazione impilata, la distribuzione dello strato di potenza dedicato e dello strato di terra e l'accoppiamento stretto dello strato di terra e dello strato di potenza è buono per sopprimere le interferenze in modalità comune (utilizzando piani adiacenti per ridurre l'impedenza CA del piano di potenza). La scheda a 4 strati è presa come esempio per illustrare lo schema di progettazione impilato.
Ci sono molti vantaggi nell'adottare questa struttura di progettazione PCB a 4 strati. C'è uno strato di potenza sotto lo strato superiore, and the power pins of the components can be directly connected to the power supply without passing through the ground plane. The key signal is selected on the bottom layer (bottom layer) so that the important signal wiring space is larger, and the devices are placed on the same layer as much as possible.
2.2 Progettazione del layout
Per ottenere le migliori prestazioni del sistema DSP, il layout dei componenti è molto importante. Posizionare prima i dispositivi DSP, Flash, SRAM e CPLD, considerare attentamente lo spazio di cablaggio, quindi posizionare altri IC secondo il principio di indipendenza funzionale e infine considerare il posizionamento delle porte I/O. Combina il layout di cui sopra e considera la dimensione del PCB: se la dimensione è troppo grande, le linee stampate saranno troppo lunghe, l'impedenza aumenterà, la resistenza al rumore sarà ridotta e il costo della scheda aumenterà; Se il PCB è troppo piccolo, la dissipazione del calore non sarà buona e lo spazio sarà limitato, le linee adiacenti sono facilmente disturbate. Pertanto, il dispositivo dovrebbe essere selezionato in base alle esigenze effettive, combinato con lo spazio di cablaggio e calcolare approssimativamente le dimensioni del PCB. Durante la posa del sistema DSP, prestare particolare attenzione al posizionamento dei seguenti dispositivi.
(1) High-speed signal layout
Nell'intero sistema DSP, le principali linee di segnale digitali ad alta velocità sono tra DSP e Flash e SRAM, quindi la distanza tra i dispositivi dovrebbe essere il più vicino possibile e le loro connessioni dovrebbero essere il più brevi possibile e direttamente collegate. Pertanto, al fine di ridurre l'influenza delle linee di trasmissione sulla qualità del segnale, le tracce di segnale ad alta velocità dovrebbero essere il più brevi possibile. Inoltre, considera che molti chip DSP con velocità fino a diverse centinaia di MHz richiedono un avvolgimento a forma di serpente (delay tune). Questo sarà sottolineato nel cablaggio sottostante.
(2) Digital-analog device layout
La maggior parte dei sistemi DSP non hanno un singolo circuito funzionale, vengono utilizzati un gran numero di dispositivi digitali CM0S e dispositivi ibridi digitale-analogici, quindi il layout digitale/analogico dovrebbe essere separato. I dispositivi di segnale analogico sono concentrati il più possibile in modo che il terreno analogico possa disegnare un'area indipendente appartenente al segnale analogico al centro dell'intero terreno digitale, in modo da evitare l'interferenza del segnale digitale al segnale analogico. Alcuni dispositivi ibridi digitale-analogici, come i convertitori D/A, sono tradizionalmente considerati come dispositivi analogici, posizionati sul terreno analogico, e dotati di un loop digitale per consentire il rumore digitale di essere riportato alla sorgente del segnale per ridurre il rumore digitale L'impatto sul terreno analogico.
(3) The layout of the clock
Per i segnali clock, chip select e bus, tenere il più possibile lontano da linee di I/O e connettori. L'ingresso dell'orologio del sistema DSP è molto suscettibile a interferenze e la sua elaborazione è molto critica. Assicurarsi sempre che il generatore di clock sia il più vicino possibile al chip DSP e rendere la linea di clock il più breve possibile. Il guscio esterno dell'oscillatore di cristallo dell'orologio è preferibilmente messo a terra.
(4) Decoupling layout
Al fine di ridurre il superamento istantaneo della tensione sull'alimentazione del chip del circuito integrato, un condensatore di disaccoppiamento viene aggiunto al chip del circuito integrato, che può efficacemente rimuovere l'influenza della bava sull'alimentazione elettrica e ridurre la riflessione del ciclo di alimentazione sul PCB. L'aggiunta di un condensatore di disaccoppiamento può bypassare il rumore ad alta frequenza del dispositivo del circuito integrato e può anche essere utilizzato come condensatore di accumulo di energia per fornire e assorbire la carica istantanea e lo scarico dell'energia dell'apertura e chiusura della porta del circuito integrato.
Nel sistema DSP, place decoupling capacitors for each integrated circuit, come DSP, SRAM, Flash, etc., e aggiungerli tra ogni alimentatore e terra del chip, and pay special attention to the decoupling capacitors as close as possible to the power supply terminal (source ) And IC component pins. Ensure the purity of the current from the power supply terminal (source terminal) and the IC, and shorten the noise path as much as possible.
(5) Struttura dell'alimentazione elettrica
Nello sviluppo di un sistema DSP, the power supply needs to be carefully considered. Perché alcuni chip di potenza generano molto calore, they should be placed in a position that is conducive to heat dissipation and should be separated from other PCB components by a certain distance. È possibile utilizzare dissipatori di calore o posare rame sotto il dispositivo per la dissipazione del calore. Be careful not to place heat-generating components on the bottom layer of the development board.
