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DSP系统设计中的EMC问题

时间:2021-09-08 00:03 点击次数:
  本文摘要:自从20世纪80年代初期第一片数字信号处理器芯片(DSP)问世以来,DSP就以数字器件特有的稳定性、可重复性、可大规模构建、尤其是可编程性和更容易构建自适应处置等特点,给数字信号处理的发展带给了极大机遇,应用领域辽阔。但由于DSP是一个非常简单、种类多样并有许多分系统的数、模混合系统,所以来自外部的电磁辐射以及内部元器件之间、分系统之间和各传输地下通道间的窜扰对DSP及其数据信息所产生的阻碍,己相当严重地威胁着其工作的稳定性、可靠性和安全性[1]。

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自从20世纪80年代初期第一片数字信号处理器芯片(DSP)问世以来,DSP就以数字器件特有的稳定性、可重复性、可大规模构建、尤其是可编程性和更容易构建自适应处置等特点,给数字信号处理的发展带给了极大机遇,应用领域辽阔。但由于DSP是一个非常简单、种类多样并有许多分系统的数、模混合系统,所以来自外部的电磁辐射以及内部元器件之间、分系统之间和各传输地下通道间的窜扰对DSP及其数据信息所产生的阻碍,己相当严重地威胁着其工作的稳定性、可靠性和安全性[1]。

多达,阻碍引发的DSP事故占到其总事故的90%左右。同时DSP又不可避免地向外电磁辐射电磁波,对环境中的人体、设备产生阻碍、阻碍或受损。并且随着DSP运算速度的提升,需要实时处理的信号比特率也大大增加,它的研究重点也转至了高速、动态应用于方面。

但正是这样,它的电磁兼容性问题也就更加引人注目了,本文在DSP的电磁兼容性问题方面展开了一些探究。2DSP硬件方面的电磁兼容性  电磁兼容性(EMC)包括系统的升空和敏感度两方面的问题。假若阻碍无法几乎避免,也要使阻碍增加到大于。

如果一个DSP系统合乎下面三个条件,则该系统是电磁兼容的。(1)对其它系统不产生阻碍;(2)对其它系统的升空不脆弱;(3)对系统本身不产生阻碍。2.1DSP中的阻碍主要来源  电磁干扰是通过导体或通过电磁辐射产生的,很多电磁升空源,如光照、继电器、DC电机和日光灯都可引发阻碍。

AC电源线、点对点电缆、金属电缆和子系统的内部电路也都有可能产生电磁辐射或接管到不期望的信号。在高速数字电路中,时钟电路一般来说是宽带噪声的仅次于产生源。在较慢DSP系统中,这些电路可产生高达300MHz的谐波杂讯信号,在系统中应当把它们杀掉。

在数字电路中,最更容易不受影响的是废黜线、中断线和控制线。2.2DSP中的传导性阻碍  一种最显著能引发电路噪声的传播路径是经过导体。

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一条穿越噪声环境的导线可捡噪声,并把噪声送往另外电路而引发阻碍。设计人员必需防止导线捡噪声,如噪声通过电源线转入电路后,若电源本身或相连到电源的其它电路是干扰源,则在电源线转入电路之前必需对其去耦。2.3DSP中的共电阻耦合问题  当来自两个有所不同电路的电流流经一个公共电阻时就不会产生共计电阻耦合。

电阻上的压降由两个电路要求。来自两个电路的地电流流经共地电阻,电路1的地电位被地电流2调制,噪声信号或DC补偿经共地电阻从电路2耦合到电路1。2.4DSP中的电磁辐射耦合问题  经电磁辐射产生的耦合别称串扰。

串扰是由电流流经导体时产生的电磁场引发的,电磁场不会在附近的导体中感应器出有瞬态电流。2.5DSP中的电磁辐射现象  电磁辐射有两种基本类型:差分(DM)和共模(CM)两种模式。共模电磁辐射或单极天线电磁辐射是由有意的压降引发的,它使电路中所有的地相连压低到系统地电位之上。

就电场大小而言,CM电磁辐射是比DM电磁辐射更为严重的问题。为使CM电磁辐射大于,必需用切合实际的设计使共模电流降至零。

2.6影响EMC的因数  (1)电压:电源电压越高,意味著电压振幅越大而升空就更加多,而较低电源电压影响敏感度。  (2)频率:高频信号与周期性信号不会产生更好的电磁辐射。在高频数字系统中,当器件正处于电源状态时将产生电流尖峰信号;在模拟系统中,当阻抗电流变化时也将产生电流尖峰信号。

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  (3)短路:在电路设计中,没比使用可信和极致的地线相连方式更加最重要的事情了,在所有EMC问题中,大部分问题是由不必要的短路引发的。有单点、多点和混合三种信号短路方法。在频率高于1MHz时可使用单点短路方法;在高频应用于中,最差使用多点短路;混合短路是低频用单点短路和高频用多点短路方法的融合。但高频数字电路和低电平仿真电路的地电路意味著不能混合。

  (4)PCB设计:必要的印刷电路板(PCB)布线对避免电磁干扰至关重要。  (5)电源去耦:当器件电源时,在电源线上不会产生瞬态电流,必需波动和滤掉这些瞬态电流,来自低di/dt源的瞬态电流造成地和线迹升空电压。低di/dt产生大范围高频电流,鼓舞部件和缆线电磁辐射,流经导线的电流变化和电感不会造成压降,增大电感或电流随时间的变化可使该压降大于。

2.7DSP的硬件减震技术2.7.1板结构、线路决定方面的减震技术  (1)使用地和电源平板;(2)平板面积要大,以便为电源去耦获取较低电阻;(3)使表面导体最多;(4)使用较宽线条(4到8密耳)以减少高频阻尼和减少电容耦合;(5)分离数字、仿真、接收器、发送器地/电源线;(6)根据频率和类型隔开PCB上的电路;(7)不要切痕PCB,切痕附近的线迹有可能造成不期望的环路;(8)使用叠层结构是对大多数信号整体性问题和EMC问题的最差防范措施,它需要做对电阻的有效地掌控,其内部的走线可构成易懂和可预测的传输线结构。


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