5: 고속 PCB 설계 가이드: DSP 시스템의 소음 감소 기술

2021-08-18

Author：IPCB

고속 DSP (디지털 신호 처리기) 와 주변 장치의 출현으로 신제품의 설계자들은 점점 더 심각한 전자기 간섭 위협에 직면해 있다.초기에는 송신 및 간섭 문제를 EMI 또는 RFI (RF 간섭) 라고 불렀습니다.이제 좀 더 명확한 단어 "호환성 방해" 로 대체합니다.전자기 호환성(EMC)에는 시스템 송신과 감도 두 가지 측면이 포함됩니다.간섭을 완전히 제거하지 못하면 간섭을 최소화해야 합니다.DSP 시스템이 다음 세 가지 조건을 충족하는 경우 시스템은 전자기 호환됩니다.

1.시스템 자체에 무방해.

2. 다른 시스템을 방해하지 않는다.

3.다른 시스템의 배출에 민감하지 않습니다.

간섭의 정의

간섭된 에너지로 인해 수신기가 기대하지 않는 상태가 되면 간섭이 발생합니다.간섭의 발생은 직접적 (도체, 공저항 결합 등을 통해) 또는 간접적 (직렬 교란 또는 복사 결합을 통해) 이다.전자기 간섭은 도체와 복사를 통해 발생한다.램프, 계전기, 직류전기, 형광등과 같은 많은 전자기 발사원은 모두 방해를 초래할 수 있다.AC 전원 코드, 연결 케이블, 금속 케이블 및 서브시스템의 내부 회로도 원하지 않는 신호를 방사하거나 수신할 수 있습니다.고속 디지털 회로에서 시계 회로는 일반적으로 광대역 소음의 가장 큰 원천입니다.빠른 DSP에서 이러한 회로는 시스템에서 제거되어야 하는 최대 300MHz의 고조파 왜곡을 생성할 수 있습니다.디지털 회로에서 가장 취약한 것은 재설정, 중단선 및 제어선입니다.

전도 전자기 간섭

회로에서 노이즈를 유발할 수 있는 가장 명확하고 자주 무시되는 경로 중 하나는 컨덕터를 통과하는 것입니다.노이즈 환경을 통과하는 컨덕터는 노이즈를 선택하고 방해를 일으키기 위해 다른 회로로 보낼 수 있습니다.설계자는 와이어가 노이즈를 선택하는 것을 피하고 노이즈가 방해를 일으키기 전에 디커플링 방법을 사용하여 노이즈를 제거해야 합니다.가장 일반적인 예는 전원 코드를 통해 회로에 들어오는 노이즈입니다.전원 공급 장치 자체나 전원에 연결된 다른 회로가 간섭원인 경우 전원 코드가 회로에 들어가기 전에 분리해야 합니다.

복사 결합

복사 결합을 직렬 교란이라고 한다.전류가 도체를 통과하여 전자장을 생성하고 전자장이 인접한 도체에서 순간적인 전류를 감지할 때 직렬 교란이 발생한다.

공통 임피던스 결합

서로 다른 두 회로의 전류가 공용 임피던스를 통과하면 공용 임피던스 결합이 발생합니다.임피던스상의 전압 강하는 두 회로에 의해 결정된다.두 회로의 접지 전류가 공용 접지 임피던스로 흐릅니다.회로 1의 접지 전위는 접지 전류 2에서 변조한다.노이즈 신호 또는 DC 보정은 공용 접지 임피던스를 통해 회로 2에서 회로 1로 결합됩니다.

방사선 발사

방사선 발사에는 차형(DM)과 공통형(CM)의 두 가지 기본 유형이 있다.공통 모드 또는 단극 안테나 복사는 회로의 모든 접지 연결을 시스템 접지 전위 이상으로 높이는 의도하지 않은 전압 강하에 의해 발생합니다.CM 복사는 전장 크기로 볼 때 DM 복사보다 더 심각한 문제입니다.CM 복사를 최소화하기 위해서는 공통 모드 전류를 0으로 낮추는 현실적인 설계가 필요합니다.

EMC 에 미치는 영향

전압 전원 전압이 높을수록 전압 폭이 크고 발사가 많으며 저전원 전압은 민감도에 영향을 준다.

주파수 고주파는 더 많은 발사를 일으키고 주기성 신호는 더 많은 복사를 일으킨다.고주파 디지털 시스템에서는 장치를 전환할 때 전류 피크 신호가 발생합니다.아날로그 시스템에서는 부하 전류가 변하면 전류 피크 신호가 발생합니다.

접지는 회로 설계에 있어서 신뢰할 수 있고 완벽한 전력 시스템보다 더 중요한 것은 없다.모든 EMC 문제에서 주요 문제는 부적절한 접지로 인해 발생합니다.신호 접지 방식은 단일 접지, 다중 접지, 혼합 접지 세 가지가 있다.주파수가 1MHz 미만일 경우 단일 접지 방식을 사용할 수 있지만 고주파에는 적용되지 않습니다.고주파 응용에서는 다중 접지를 사용하는 것이 가장 좋다.혼합 접지는 저주파 단일 접지, 고주파 다중 접지이다.지선 배치가 매우 중요하다.고주파 디지털 회로와 저전평 아날로그 회로의 접지 회로는 혼합해서는 안 된다.

전원 분리 장치가 켜지고 꺼지면 전원 코드에서 순간적인 전류가 발생합니다.이러한 순간적 전류는 반드시 감쇠되고 여과되어야 한다.고di/dt 소스에서 오는 순간적 전류는 접지와 흔적선의 전압을"발사"한다.고di/dt는 광범위한 고주파 전류를 발생시켜 부품과 케이블이 방사하도록 격려한다.흐르는 도선의 전류 변화와 전감은 전압을 떨어뜨릴 수 있으며, 시간에 따른 전감이나 전류의 변화를 줄여 최소화할 수 있다.

인쇄회로기판은 EMI를 방지하기 위해 올바른 인쇄회로기판 배선을 설계하는 것이 중요합니다.

ATL