Rancangan Elektronik - Rancangan anti-jamming PCB kelajuan tinggi berdasarkan DSP

Perkenalan

Dengan aplikasi luas DSP (pemproses isyarat digital), rancangan papan pemproses isyarat kelajuan tinggi berdasarkan DSP amat penting. Dalam sistem DSP, frekuensi operasi mikroprosesor DSP boleh menjadi setinggi ratusan MHz. Garis reset, garis interrupt dan garis kawalan, tukar sirkuit terintegrasi, sirkuit konversi A/D dengan ketepatan tinggi, dan sirkuit yang mengandungi isyarat analog lemah adalah semua Ia sangat susah untuk gangguan; Oleh itu, untuk merancang dan mengembangkan sistem DSP yang stabil dan boleh diandalkan, rancangan anti-gangguan sangat penting.

Analisis generasi gangguan sistem DSP 1

Untuk sistem DSP, gangguan utama datang dari aspek berikut:

1. gangguan saluran I/O. Rujuk kepada gangguan memasuki sistem melalui saluran maju dan saluran belakang, seperti pautan pemilihan data sistem DSP. Pergangguan ditolak pada isyarat melalui sensor, yang meningkatkan ralat pemilihan data. Dalam pautan output, gangguan boleh meningkatkan ralat data output, atau bahkan membuat ralat lengkap, menyebabkan sistem rosak. Peranti optokoupler boleh digunakan secara rasional untuk mengurangi gangguan saluran input dan output, dan gangguan sensor dan sistem utama DSP boleh digunakan untuk mengisolasi gangguan secara elektrik.

2. gangguan sistem kuasa. Sumber utama gangguan untuk seluruh sistem DSP. Sumber kuasa menambah bunyi kepada bekalan kuasa semasa menyediakan kuasa kepada sistem. Garis bekalan kuasa mesti terputus semasa rancangan sirkuit cip bekalan kuasa.

3. gangguan sambungan radiasi angkasa. Perhubungan melalui radiasi biasanya dipanggil crosstalk. Crosstalk berlaku dalam medan elektromagnetik yang dijana apabila arus semasa mengalir melalui wayar, dan medan elektromagnetik mengandungi arus sementara dalam wayar bersebelahan, menyebabkan isyarat terdekat distorsi atau bahkan ralat. Kekuatan percakapan salib bergantung pada saiz geometri dan jarak pemisahan peranti dan wayar. Dalam kawat DSP, semakin besar ruang garis isyarat dan semakin dekat dengan garis tanah, semakin berkesan ia adalah untuk mengurangi salib bercakap.

2 Raka PCB untuk penyebab gangguan

Berikut menunjukkan bagaimana untuk mengurangi pelbagai gangguan dalam proses penghasilan PCB sistem DSP.

2.1 Design tumpukan papan berbilang lapisan

Dalam sirkuit digital kelajuan tinggi DSP, untuk meningkatkan kualiti isyarat, mengurangkan kesulitan kabel, dan meningkatkan EMC sistem, rancangan berbilang lapisan secara umum diterima. Rancangan tumpukan boleh menyediakan laluan kembalian yang paling pendek, mengurangkan kawasan sambungan, dan menekan gangguan mod perbezaan. Dalam rancangan tumpukan, distribusi lapisan kuasa dan lapisan tanah yang dedikasi, dan sambungan ketat lapisan tanah dan lapisan kuasa adalah baik untuk menekan gangguan mod-umum (menggunakan pesawat bersebelahan untuk mengurangi halangan AC pesawat kuasa). Papan 4 lapisan diambil sebagai contoh untuk memperlihatkan skema reka tumpukan.

Terdapat banyak keuntungan untuk mengadopsi struktur reka PCB 4 lapisan ini. Terdapat lapisan kuasa di bawah lapisan atas, dan pins kuasa komponen boleh disambung secara langsung ke bekalan kuasa tanpa melewati pesawat tanah. Isyarat kunci dipilih pada lapisan bawah (lapisan bawah) supaya ruang kawat isyarat penting lebih besar, dan peranti ditempatkan pada lapisan yang sama sebanyak yang mungkin.

2.2 Design bentangan

Untuk mendapatkan prestasi terbaik sistem DSP, bentangan komponen adalah sangat penting. Letakkan peranti DSP, Flash, SRAM, dan CPLD terlebih dahulu, mempertimbangkan ruang kawat dengan berhati-hati, kemudian letakkan ICs lain mengikut prinsip kemerdekaan berfungsi, dan akhirnya mempertimbangkan tempatan port I/O. Kombinkan bentangan di atas dan pertimbangkan saiz PCB: jika saiz terlalu besar, garis cetak akan terlalu panjang, impedance akan meningkat, resistensi bunyi akan dikurangi, dan biaya papan akan meningkat; jika PCB terlalu kecil, penyebaran panas tidak akan baik, dan ruang akan terbatas, garis tambahan mudah diganggu. Oleh itu, peranti patut dipilih mengikut keperluan sebenar, bergabung dengan ruang kawat, dan kira-kira kira saiz PCB. Apabila meletakkan sistem DSP, perhatikan istimewa pada tempatan peranti berikut.

(1) Bentangan isyarat kelajuan tinggi

Dalam seluruh sistem DSP, garis isyarat digital kelajuan tinggi utama adalah antara DSP dan Flash, dan SRAM, jadi jarak antara peranti seharusnya sebanyak mungkin, dan sambungan mereka seharusnya sebanyak mungkin dan tersambung secara langsung. Oleh itu, untuk mengurangkan pengaruh garis penghantaran pada kualiti isyarat, jejak isyarat kelajuan tinggi sepatutnya menjadi secepat mungkin. Juga, pertimbangkan bahawa banyak cip DSP dengan kelajuan hingga beberapa ratus MHz memerlukan angin bentuk ular. Ini akan didesak dalam kawat di bawah.

(2) Bentangan peranti analog-digital

Kebanyakan sistem DSP tidak mempunyai sirkuit fungsional tunggal, sejumlah besar peranti digital CM0S dan peranti hibrid analog-digital digunakan, jadi bentangan digital/analog patut dipisahkan. Peranti isyarat analog berkoncentrasi sebanyak mungkin sehingga tanah analog boleh melukis kawasan independen yang dimiliki isyarat analog di tengah seluruh tanah digital, untuk mengelakkan gangguan isyarat digital ke isyarat analog. Beberapa peranti hibrid analog-digital, seperti penukar D/A, tradisional dianggap sebagai peranti analog, ditempatkan di atas tanah analog, dan disediakan dengan gelung digital untuk membenarkan bunyi digital untuk diberikan kembali kepada sumber isyarat untuk mengurangkan bunyi digital Kesan pada tanah analog.

(3) Bentangan jam

Untuk jam, cip pilih, dan isyarat bas, jauhkan dari garis I/O dan konektor sebanyak mungkin. Input jam sistem DSP sangat susah untuk gangguan, dan prosesnya sangat kritikal. Sentiasa pastikan generator jam adalah sebanyak mungkin kepada cip DSP, dan jadikan baris jam sebagai pendek yang mungkin. Shell luar oscillator kristal jam lebih baik dibawah.

(4) Membongkar bentangan

Untuk mengurangi ketinggalan seketika tegangan pada bekalan kuasa cip sirkuit terintegrasi, kondensator pemisahan ditambah ke cip sirkuit terintegrasi, yang dapat menghapuskan pengaruh burr pada bekalan kuasa dan mengurangkan refleksi loop kuasa pada PCB. Menambah kondensator penyahpautan boleh mengelak bunyi frekuensi tinggi peranti sirkuit terintegrasi, dan juga boleh digunakan sebagai kondensator penyimpanan tenaga untuk menyediakan dan menyerap muatan serta membuang tenaga pintu sirkuit terintegrasi membuka dan menutup.

Dalam sistem DSP, letakkan kondensator penyahpautan untuk setiap sirkuit terintegrasi, seperti DSP, SRAM, Flash, dll., dan tambahkan antara setiap bekalan kuasa dan tanah cip, dan memberi perhatian istimewa kepada kondensator penyahpautan sebanyak mungkin kepada terminal bekalan kuasa (sumber) dan pin komponen IC. Pastikan sifat semasa dari terminal bekalan kuasa (terminal sumber) dan IC, dan pendek laluan bunyi sebanyak mungkin.

(5) Bentangan bekalan kuasa

Apabila mengembangkan sistem DSP, bekalan kuasa perlu dipertimbangkan dengan berhati-hati. Kerana beberapa cip kuasa menghasilkan banyak panas, mereka sepatutnya ditempatkan dalam kedudukan yang menyebabkan penyebaran panas dan sepatutnya dipisahkan dari komponen PCB lain dengan jarak tertentu. Anda boleh menggunakan sink panas atau meletakkan tembaga di bawah peranti untuk penyebaran panas. Hati-hati jangan letak komponen yang menghasilkan panas di lapisan bawah papan pembangunan.