Технология PCB - Технология шумоподавления системы DSP

по мере высокая скорость DSP (процессор цифровых сигналов) & периферийное устройство, designers of new products are facing an increasingly serious threat of electromagnetic interference (EMI). ранний, emission and interference problems were called EMI or RFI (Radio Frequency Interference). Теперь используйте более четкое слово "совместимость помех". Electromagnetic compatibility (EMC) includes two aspects of the system's emission and sensitivity. Если помехи не могут быть полностью устранены, the interference must be minimized. Если система DSP удовлетворяет следующим трем условиям, the system is electromagnetically compatible.

1. No interference to the system itself.

не вмешиваться в другие системы.

три. It is not sensitive to the emission of other systems.

Definition of interference

Interference is caused when the energy of interference causes the receiver to be in an undesirable state. The generation of interference is either direct (through conductors, common impedance coupling, сорт.) or indirect (through crosstalk or radiation coupling). электромагнитные помехи возникают через проводник и излучение. Many electromagnetic emission sources, свет, relays, двигатель постоянного тока, and fluorescent lamps can cause interference. линия питания переменного тока, interconnecting cables, металлический кабель, and internal circuits of subsystems may also radiate or receive undesired signals. в быстроходных цифровых схемах, the clock circuit is usually the largest source of broadband noise. в & быстром DSP, these circuits can produce harmonic distortion up to три00MHz, что следует удалить в системе. в цифровых схемах, the most easily affected are reset lines, линия прерывания и управления.

проводящие электромагнитные помехи

One of the most obvious and often overlooked paths that can cause noise in a circuit is through conductors. провод, проходящий через шумовую среду, может улавливать шум и посылать его на другую цепь для создания помех. Конструкторы должны избегать шумов, вызываемых проводами, и использовать методы развязки для удаления шума, прежде чем шум вызывает помехи.. чаще всего шум попадает в цепь через линию питания. Если источник помех сам источник питания или другие схемы, связанные с ним, the power line must be decoupled before it enters the circuit.

Radiation coupling

The radiated coupling is known as crosstalk. при прохождении током проводника для создания электромагнитного поля возникает последовательное возмущение, and the electromagnetic field induces transient currents in adjacent conductors.

связь с общим сопротивлением

когда ток из двух разных схем протекает через одно общее сопротивление, возникает общая импедансная связь. падение напряжения на импедансе определяется двумя схемами. заземляющий ток из двух цепей протекает через общее сопротивление заземления. заземляющий потенциал схемы 1 регулируется заземленным током 2. шумовой сигнал или компенсация постоянным током через общее заземление импедансов от цепи 2 к цепи 1.

Radiation emission

There are two basic types of radiated emissions: differential mode (DM) and common mode (CM). излучение синфазного излучения или однополярной антенны вызвано случайным снижением напряжения, Это позволит всем заземленным соединениям в цепи выше системного потенциала заземления. по размеру электрического поля, CM излучает больше, чем DM. для уменьшения сантиметрового излучения, необходимо принять реалистичный дизайн, чтобы снизить ток симулятора до нуля.

Factors affecting EMC

Voltage-The higher the power supply voltage, Чем больше амплитуда напряжения, тем больше эмиссии, чувствительность к воздействию низкого напряжения питания.

высокая частота генерирует больше излучения, а периодические сигналы - больше радиации. в цифровых высокочастотных системах при переключении устройства возникает пиковый сигнал тока; в моделирующей системе при изменении тока нагрузки возникает острый сигнал тока.

заземление для проектирования схем не имеет ничего более важного, чем надежная и совершенная электроэнергетическая система.. во всех вопросах EMC, the main problem is caused by improper поверхность землиing. три способа приземления сигнала: одноточечное приземление, multi-point, смешанный. в тех случаях, когда частота ниже 1мHz, можно использовать одноточечный способ приземления, но не для высоких частот. In high-frequency applications, приземление с несколькими точками. смешанное заземление представляет собой низкочастотный одноточечный способ приземления, многоточечный высокочастотный способ приземления. важное значение топографической компоновки. The ground loops of high-frequency digital circuits and low-level имитация circuits must not be mixed.

развязка питания при открытии и закрытии устройства, transient currents will be generated on the power line. Эти переходные токи должны затухание и фильтрация. The transient currents from high di/напряжение при приземлении и сопровождении. The high di/Dt генерирует широкий ток высокой частоты, возбуждающий элемент и кабель для излучения. изменение тока и индуктивность проходящего провода ведут к понижению напряжения, which can be minimized by reducing the inductance or current change over time.

печатная плата design-Proper printed circuit board (печатная плата) wiring is essential to prevent EMI.

Technology to reduce noise

There are three ways to prevent interference:

ограничение выбросов из источников.

2. сделать путь связи как можно.

3. минимизировать чувствительность приемника к передаче.

The following describes the board-level noise reduction technology. щитовая техника снижения шума, расположение и фильтрация линий.

техника подавления шумов в панелях включает:

* Adopt ground and power plate

* The plate area should be large to provide low impedance for power decoupling

* Сведение к минимуму поверхностного проводника

* Separate ground/power cables for digital, analog, receiver and transmitter

* Use narrow lines (4 to 8 mils) to increase high frequency damping and reduce capacitive coupling

* Separate the circuit on the печатная плата according to frequency and type

* не резать печатная плата, разрез рядом с ним может привести к ненужному контуру

* использовать многослойные пластины для уплотнения между силовыми установками и полом

* избегайте крупных открытых кольцевых панелей

* Multi-point grounding is used to make high-frequency ground impedance low

* Keep the ground pin shorter than 1/20 длин волны, чтобы предотвратить радиацию и обеспечить схемы с низким сопротивлением. техника снижения шума включает 45 видов. Instead of 90. игольчатый изгиб, 90. Turning will increase the capacitance and cause the characteristic impedance of the transmission line to change

* Keep the distance between adjacent excitation traces greater than the width of the traces to minimize crosstalk

* зоны кольцевой цепи тактовых сигналов должны быть как можно меньше

* High-speed lines and clock signal lines should be short and directly connected

* Sensitive traces should not be in parallel with traces that transmit high-current fast switching signals

* Не использовать плавающие цифры для ввода, чтобы предотвратить ненужные переключатели и шумы

* Avoid power supply traces under the crystal oscillator and other inherent noise circuits

* Corresponding power, ground, signal and loop traces should be parallel to eliminate noise

* Keep the clock line, шины и чипы отделяют энергию от входов/output line and connector

* маршрутизация часового сигнала ортогональный входной / выходной сигнал

* In order to minimize crosstalk, the traces should be crossed at right angles and ground wires should be scattered

* The печатная плата соединитель подключен к капсуле, защита от излучения на границе схемы

* защита критических линий (используйте 4 - 8 миллиметровые линии для минимизации индуктивности, линии вблизи пола, слоистая конструкция между слоями, каждая сторона защитного слоя заземляется)

методы фильтрации включают:

* Filter the power cord and all signals entering the печатная плата

* на каждой точке IC используются высокочастотные низкоиндуктивные керамические конденсаторы (14MHz 0,1UF, 15MHz выше 0,01 UF)

* отключение электропитания / заземление проводов устройства

* Use multi-stage filtering to attenuate multi-band power supply noise

* обход всех источников питания и опорного напряжения в аналоговой схеме

* устройство быстрой блокировки

Other noise reduction design techniques include:

* установка кристаллического генератора вставляется в схему и заземляется

* использовать последовательный конец для сведения к минимуму резонанса и пропускания отражения. рассогласование сопротивлений между нагрузкой и линией приведет к частичному отражению сигнала. отражение включает в себя мгновенные помехи и сверхмодуляцию, которые могут создавать большое количество электромагнитных помех

* расположенный вблизи линии сигнала соседний заземляющий провод расположен, чтобы более эффективно предотвратить появление электрического поля

* правильно поместить развязочный привод и приемник в положение, близкое к реальному интерфейсу I / O, что позволит уменьшить связь с другими цепями печатная плата и снизить уровень радиации и чувствительности

* Shield and twist the interfering leads to eliminate mutual coupling on the печатная плата

* Use clamp diodes on inductive loads

* добавлена защита в нужном месте

EMC - важный вопрос, который необходимо учитывать при проектировании системы DSP. Appropriate noise reduction technology should be adopted to make the DSP system meet EMC requirements.