전자 설계 - DSP 시스템에서 PCB 보드의 신뢰성 설계 분석

고속 부품의 사용에 따라 점점 더 많은 고속 DSP (디지털 신호 처리) 시스템 설계가 있을 것이며, 고속 DSP 응용 시스템에서의 신호 처리 문제는 이미 중요한 설계 문제가 되었다.이러한 설계에서 시스템 데이터 속도, 클럭 속도, 회로 밀도가 증가하는 것이 특징이며, PCB 보드의 설계는 저속 설계와 완전히 다른 행동 특징을 나타냅니다. 즉 신호 무결성 문제와 가중된 간섭 문제가 발생합니다.,전자기 호환성 문제 등.

이러한 문제는 신호 왜곡, 타이밍 오류, 잘못된 데이터, 주소 및 제어선, 시스템 오류 또는 시스템 충돌을 직접 초래할 수 있습니다.이러한 문제를 해결하지 못하면 시스템 성능에 심각한 영향을 미치고 예측할 수 없는 손실을 초래할 수 있습니다.이러한 문제를 해결하는 방법은 주로 회로 설계에 달려 있습니다.따라서 PCB 보드의 설계 품질은 매우 중요합니다.이것은 최적화된 디자인 이념을 현실로 바꾸는 유일한 방법이다.다음은 고속 DSP 시스템에서 PCB 보드의 신뢰성 설계에 주의해야 할 몇 가지 문제에 대해 토론했다.

1. 전원 설계

고속 DSP 시스템 PCB 보드의 설계는 먼저 전원 공급 장치의 설계 문제를 고려해야 합니다.전원 설계에서는 일반적으로 다음과 같은 방법으로 신호 무결성 문제를 해결합니다.

1. 전원과 접지의 분리를 고려한다

보드에 전용 접지층과 전원 계층이 있든 없든 전원과 접지 사이에 일정하고 합리적으로 분포된 콘덴서를 추가해야 합니다.공간을 절약하고 구멍의 수를 줄이기 위해 더 많은 슬라이스 콘덴서를 사용하는 것이 좋습니다.패치 콘덴서는 PCB 보드의 뒷면, 즉 용접 표면에 배치할 수 있습니다.

칩 콘덴서는 넓은 도선으로 통공에 연결되고 통공을 통해 전원과 땅에 연결된다.

2. 배전의 배선 규칙을 고려한다

독립형 아날로그 및 디지털 전원 계층

고속 고정밀 아날로그 컴포넌트는 디지털 신호에 매우 민감합니다.예를 들어, 앰프는 스위치 노이즈를 증폭시켜 펄스 신호에 가깝게 만들기 때문에 패널의 아날로그 및 디지털 부분, 전력 계층은 일반적으로 분리되어야합니다.

3. 민감한 신호 격리

일부 민감한 신호 (예: 고주파 시계) 는 소음 방해에 특히 민감하므로 반드시 고전도 격리 조치를 취해야 한다.고주파 클럭 (20MHz 이상의 클럭 또는 회전 시간이 5ns 미만인 클럭) 은 최소 10mil, 최소 20mil의 클럭 선 너비로 지선을 보호해야 합니다.구멍은 지면과 잘 접촉하여 5센티미터 간격으로 구멍을 뚫어 지면과 연결한다;클럭 송신 측면에는 22 섬 ½ 220 섬 댐퍼가 연결되어 있어야 합니다.이러한 회선으로 인한 신호 소음으로 인한 간섭을 피할 수 있다.

2. 소프트웨어와 하드웨어의 간섭 방지 설계

일반적으로 고속 DSP 응용 프로그램 PCB 보드는 시스템의 특정 요구 사항에 따라 사용자가 설계합니다.설계 능력과 실험실 조건이 제한되어 있기 때문에, 신뢰할 수 있는 교란 방지 조치를 완비하지 않으면, 일단 작업 환경이 이상적이지 않으면 전자기 교란이 발생하여 DSP 프로그램 프로세스가 문란해질 수 있다.DSP의 정상적인 작동 코드가 복구되지 않으면 프로그램이 도망가거나 충돌하거나 일부 구성 요소가 손상될 수 있습니다.상응하는 방해 방지 조치를 취하는 것에 주의해야 한다.

1. 하드웨어 간섭 방지 설계

하드웨어 간섭 방지 효율이 높다.하드웨어 간섭 방지 설계는 시스템의 복잡성, 비용 및 볼륨을 모두 감당할 수 있는 경우에 가장 적합합니다.일반적으로 사용되는 하드웨어 간섭 방지 기술은 다음과 같습니다.

(1) 하드웨어 필터: RC 필터는 다양한 고주파 간섭 신호를 크게 감소시킬 수 있습니다.예를 들어, "가시" 의 간섭을 억제할 수 있습니다.

(2) 합리적 접지: 합리적으로 접지 시스템을 설계한다.고속 디지털과 아날로그 회로 시스템의 경우 저항성이 낮고 대면적의 접지층을 가지는 것이 중요하다.접지층은 고주파 전류에 저항성이 낮은 반환 경로를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 EMI와 RFI를 더 작게 할 수 있으며 외부 간섭도 차단할 수 있다.PCB 설계 중에 아날로그 접지를 디지털 접지와 분리합니다.

(3) 차폐 조치: 교류 전원, 고주파 전원, 고압 설비, 아크에서 발생하는 전기 불꽃은 전자파를 발생시켜 전자기 간섭의 소음원이 된다.금속 케이스는 위의 장치를 포위하고 접지하는 데 사용될 수 있습니다.이 차폐물은 전자기 감응으로 인한 방해에 매우 효과적이다.

2. 소프트웨어 간섭 방지 설계

소프트웨어 간섭은 하드웨어 간섭으로 대체할 수 없는 장점을 가지고 있다.DSP 응용 시스템에서는 또한 소프트웨어의 간섭 방지 능력을 충분히 발굴하여 간섭의 영향을 최소화해야 한다.다음은 몇 가지 효과적인 소프트웨어 방해 방지 방법을 제시하였다.

(1) 디지털 필터: 아날로그 입력 신호의 잡음은 디지털 필터를 통해 제거할 수 있습니다.자주 사용하는 디지털 필터 기술은 중치 필터, 산술 평균 필터 등이 있다.

(2) 트랩 설정: 사용되지 않는 프로그램 영역에 부트를 설정합니다.프로그램이 방해를 받고 영역으로 이동하면 부트 프로그램은 캡처된 프로그램을 지정된 주소로 강제로 부트하고 특수 프로그램을 사용하여 오류 프로그램을 수정합니다.처리하다.

(3) 명령어 이중화: 2바이트 명령어와 3바이트 명령어 뒤에 두 바이트 또는 3바이트의 비작동 명령어 NOP를 삽입하면 DSP 시스템이 프로그램의 통제 불능의 방해를 받을 때 프로그램이 자동으로 정확한 궤도에 진입하는 것을 방지할 수 있다.

3. 전자기 호환성 설계

전자기 호환성이란 복잡한 전자기 환경에서 전자기기가 정상적으로 작동하는 능력을 말한다.전자기 호환성 설계의 목적은 전자 설비가 각종 외부 간섭을 억제할 수 있도록 하는 동시에 전자 설비가 다른 전자 설비에 대한 전자기 간섭도 줄이는 것이다.실제 PCB 보드에는 인접 신호 간의 간섭 현상인 전자기 간섭 현상이 많든 적든 존재합니다.직렬 교란의 크기는 루프 사이의 분포 용량과 분포 감각과 관련이 있다.신호 간의 이러한 상호 전자기 간섭을 해결하기 위해 다음 조치를 취할 수 있습니다.

1. 합리적인 선가중치 선택

순간적 전류가 인쇄선로에 미치는 영향은 주로 인쇄선로의 전감에 의해 발생하는데 그 전감은 인쇄선로의 길이와 정비례하고 너비와 반비례한다.따라서 짧고 넓은 컨덕터를 사용하면 간섭을 억제하는 데 도움이 됩니다.시계 지시선과 버스 드라이브의 신호선은 일반적으로 큰 순간적 전류를 가지고 있으며 인쇄선은 가능한 한 짧아야 합니다.분리된 소자 회로의 경우, 인쇄선의 너비는 약 1.5mm로 요구를 만족시킨다;집적 회로의 경우 인쇄 회로 너비는 0.2mm에서 1.0mm 사이를 선택합니다.

2. 우물 격자 모양의 배선 구조를 사용한다.

구체적인 방법은 PCB 보드의 한 층에 수평으로, 다음 층에 수직으로 경로설정하는 것입니다.

4. 발열 설계

열을 쉽게 방출하기 위하여 인쇄판은 단독으로 설치하는것이 좋으며 판간격은 2센치메터 이상이여야 한다.이와 동시에 인쇄판 상원부품의 배치법칙에 주의를 돌려야 한다.수평 방향에서 고출력 부품은 가능한 한 인쇄판의 가장자리에 접근하여 열 전달 경로를 단축하도록 배치됩니다.수직 방향에서 고출력 부품은 가능한 한 인쇄판의 상단에 접근하여 다른 부품의 온도에 미치는 영향을 줄인다.온도에 더 민감한 부품은 가능한 한 온도가 상대적으로 낮은 영역에 배치해야 하며, 많은 열을 발생시키는 장치 위에 직접 배치해서는 안 된다.

고속 DSP 응용 시스템의 다양한 설계에서 완벽한 설계를 이론에서 현실로 변환하는 방법은 고품질의 PCB 보드에 달려 있습니다.DSP 회로의 작동 빈도는 점점 높아지고 핀은 점점 더 밀집되며 간섭은 점점 커지고 있습니다.,어떻게 신호의 질을 높이느냐가 매우 중요하다.따라서 시스템 성능의 좋고 나쁨은 PCB 설계자의 PCB 보드 품질과 분리할 수 없다.