PCBニュース - 高速DSP PCB設計

信頼性設計にはいくつかの問題がある PCBボード イン 高速DSP システム.
Power design

The first thing that needs to be considered in the PCB基板設計 of a 高速DSP システムは電源設計である. 電源設計, 通常、信号完全性問題を解決するために、以下の方法が使用される.

力と地のデカップリングを考える

DSP動作周波数の増加に伴い、DSPおよび他のIC構成要素は、小型化され、密にパッケージ化される傾向がある。通常、回路設計において多層基板が考えられる。電力および接地の両方は専用層を使用することが推奨され、複数の電源に対しては、例えば、DSP I／O電源電圧はコア電源電圧とは異なり、2つの異なる電源層を使用することができる。多層基板の処理コストを考慮すれば、専用の層をより多くの配線または比較的に重要な電源に使用することができる。電源は信号線と同じようにルーティングできますが、ラインの幅は十分でなければなりません。

回路基板が専用接地層及び電力層を有するか否かにかかわらず, 電源と接地との間には、特定かつ合理的に分配されたキャパシタンスを加えなければならない. スペースを節約して、スルーホールの数を減らすために, より多くのチップコンデンサを使用することをお勧めします. チップコンデンサは、図1の背面に配置することができる プリント基板 それで, 半田付け面. チップコンデンサは、スルーホールに接続されており、スルーホールを介して電源及びグランドに接続されている.

配電を考慮した配線規則

（1）別のアナログおよびディジタル電力層

高速かつ高精度のアナログ成分はディジタル信号に敏感である。例えば、増幅器は、スイッチング信号を増幅してパルス信号に接近させるので、基板のアナログ及びデジタル部分は、一般に分離される必要がある。

（2）感度信号を分離する

いくつかの高感度信号（高周波クロックのような）は、特にノイズ干渉に敏感であり、それらのために高レベルのアイソレーション対策を取らなければならない。高周波クロック（20 MHz以上のクロック、または5 ns未満のフリップタイムを有するクロック）は、接地線のエスコートを必要とし、クロック線幅は少なくとも10 milであり、エスコートグランド線幅は少なくとも20ミルであるべきである。穴は地面との良好な接触であり、5 cmごとに地面に接続するために打ち抜かれる；クロック発信側には、直列に直列に直列に接続された22個の対角の1対1〜220個のダンピング抵抗が必要である。これらのラインによる信号ノイズによる干渉を回避することができる。

Software and hardware anti-jamming design

Generally, 高速DSP アプリケーションシステム PCBボード are designed by users according to the specific requirements of the system. 限られた設計能力と実験室条件により, 完全で信頼できる干渉防止処置がとられないならば, 一度作業環境が理想的でない, 電磁妨害は、DSPプログラムフローが無秩序になる原因です. DSPの正常な作業コードが回復できないとき, プログラムが実行されるか、クラッシュします, また、いくつかのコンポーネントが破損することがあります. 対応する干渉防止対策を講じるには注意が必要である.

ハードウェア妨害防止設計

ハードウェアの干渉防止効率は高い。システムの複雑さ、コスト、およびボリュームが許容可能であるとき、ハードウェア干渉防止設計が好ましい。一般的に使用されるハードウェアのアンチジャミング技術は次のように要約することができます。

(1) Hardware filtering: RC filter can greatly attenuate all kinds of high-frequency interference signals. 例えば, 「バリ」の干渉を抑制することができる.

2）合理的な接地接地系の合理的設計高速ディジタル・アナログ回路システムでは、低インピーダンス、大面積接地層を有することが非常に重要である。グランド層は高周波電流に対する低インピーダンス帰還経路を提供するだけでなく、EMIおよびRFIも小さく、また、外部干渉に対してもシールド効果を有する。PCB設計の間、デジタルグラウンドからアナログ地面を切り離してください。

3）遮蔽対策：交流電力，高周波電力，高電圧機器，アークで発生した電気火花は電磁波を発生し，電磁妨害の騒音源となる。金属シェルは、上記の装置を囲んで、それらを接地するために用いることができる。電磁誘導による干渉のシールドのペアは非常に効果的です。

（4）光電分離：光アイソレータは、異なる回路基板間の相互干渉を効果的に回避することができる。高速光電アイソレータは、DSPおよび他のデバイス（例えばセンサ、スイッチなど）のインターフェースでしばしば使用される。

ソフトウェアのジャミング設計

ソフトウェアのアンチジャミングは、ハードウェアのアンチジャミングが置き換えることができない利点があります。DSPアプリケーションシステムにおいて、干渉の影響を最小にするために、ソフトウェアの妨害防止能力も完全にタップされるべきである。いくつかの効果的なソフトウェア・ジャミング方法を以下に示す。

（1）ディジタルフィルタリング：ディジタル入力フィルタによりアナログ入力信号のノイズを除去することができる。一般的に使用されるデジタルフィルタリング技術：メディアンフィルタリング、算術平均フィルタリングなど。

( 2 ) set trap :未使用のプログラム領域のブートプログラムのセクションを設定する。プログラムが妨げられて、この領域にジャンプするときに、ブートプログラムは捕らえられたプログラムを指定されたアドレスに強制的に案内して、そこのエラープログラムを修正する特別なプログラムを使用する。処理する。

（3）命令冗長：2バイト命令と3バイト命令の後に2命令または3バイトの演算命令NOPを挿入し、プログラムが実行しているプログラムによってDSPシステムが乱されたときにプログラムが自動的に右トラックに入るのを防ぐことができる。

（4）ウォッチドッグタイミングを設定します：制御不能プログラムが「無限ループ」に入る場合、「ウォッチドッグ」技術は通常「無限ループ」からプログラムを作るために使用されます。原理はタイマーを使用し、設定周期に応じたパルスを生成する。あなたがこのパルスを生成したくないならば、DSPはセット期間未満でタイマーをクリアしなければなりません;しかし、DSPプログラムが逃げるときに、それはタイマーが必要に応じてクリアされない、そして、タイマーにより生成されるパルスはDSPをリセットして、再びDSPを初期化するDSPリセット信号として使われる。

電磁両立性設計

電磁的適合性は、複雑な電磁環境で正常に動作する電子機器の能力を指す. 電磁両立性設計の目的は、電子機器があらゆる種類の外部干渉を抑制できるようにすることである, しかし、他の電子機器に電子機器の電磁妨害を減らすこと. 実際には PCBボード, 電磁干渉現象が多かれ少なかれ存在する, それで, 隣接信号間のクロストーク. クロストークの大きさは、ループ間の分布キャパシタンス及び分布インダクタンスに関係する. 信号間の相互電磁干渉を解決するために, 以下の措置を取ることができます。

合理的な線幅

プリント配線上の過渡電流による衝撃干渉は主にプリント配線のインダクタンスに起因し、そのインダクタンスはプリント配線の長さに比例し、その幅に反比例する。従って、ショートワイヤとワイドワイヤの使用は干渉を抑制するのに有益である。クロックリードおよびバスドライバの信号線は、大きな過渡電流を有することが多く、そのプリント配線はできるだけ短くする必要がある。個別部品の回路については、要求されるプリントワイヤ幅は約1.5 mmである集積回路はプリントワイヤ幅を0 . 2 mmの1／2〜1 . 0 mmの間で選択した。

Tic‐Tac‐Toeネットワーク配線構造を採用.

具体的な方法は、PCBプリント基板の第1の層に水平に配線し、次の層に垂直に配線することである。

放熱設計

熱放散を容易にするために、プリント基板は、独自に設置するのがベストであり、基板間隔は2 cmよりも大きくなければならない。同時に、プリント基板上のコンポーネントのレイアウト規則に注意してください。水平方向において、高電力デバイスは、熱伝達経路を短くするために可能な限りプリント板のエッジの近くに置かれる垂直方向には、他の構成要素の温度に対する影響を低減するために、高出力デバイスがプリント基板の頂部近くに配置される。温度に対してより敏感な構成要素は、比較的低い温度で可能な限りの領域に配置されるべきであり、大量の熱を発生するデバイスの直上に配置されるべきではない。

まとめ

高速DSP応用システムの様々な設計において，理論から現実までの完全な設計をどのように変換するかは，高品質のプリント基板に依存する。増加、どのように信号の品質を改善することは非常に重要です。したがって、システムの性能が良いかどうかは、設計者のPCBプリント板の品質から分離できない。レイアウト設計が妥当でありえるならば、雑音を減らして、干渉を減らして、不必要な誤りを避けて、システムのパフォーマンスを過小評価しないことで役割を果たしてください。