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EMC,EMI设计相关技术文章如何处理DSP系统中的噪声和电磁干扰EMI基于dsp的高速pcb抗干扰设计

EMC,EMI设计相关技术文章如何处理DSP系统中的噪声和电磁干扰EMI

在任何高速数字电路设计中,处理噪声和电磁干扰(EMI)都是一个必然的挑战。处理音视频和通信信号的数字信号处理(DSP)系统特别容易遭受这些干扰,设计时应该及早搞清楚潜在的噪声和干扰源,并及早采取措施将这些干扰降到最小。良好的规划将减少调试阶段中的大量时间和工作的反复,从而会节省总的设计时间和成本。

如今,最快的DSP的内部时钟速率高达数千兆赫,而发射和接收信号的频率高达几百兆赫。这些高速开关信号将会产生大量的噪声和干扰,将影响系统性能并产生电平很高的EMI。而DSP系统也变得更加复杂,比如具有音视频接口、LCD和无线通信功能,以太网和USB控制器、电源、振荡器、驱动控制以及其他各种电路,所有这些都将产生噪声,也都会受到相邻元器件的影响。音视频系统中特别容易产生这些问题,因为噪声会引起敏感的模拟性能的下降,而对于离散的数据来说却不明显。

至关重要的是从设计的一开始就着手解决噪声和干扰问题。许多设计第一次都没有通过联邦通信委员会(FCC)的电磁兼容测试。如果在早期的设计中在低噪声和低干扰设计方法上花费一些时间,就会减少后续阶段的重新设计成本和产品的上市时间的延迟。因此,从设计的一开始,开发工程师就应该着眼于:

1. 选用在动态负载条件下具有低开关噪声的电源;

2. 将高速信号线间的串扰降到最小;

3. 高频和低频退耦;

4. 具有最小传输线效应的优良的信号完整性;

如果实现了这些目标,开发工程师就能有效避免噪声和EMI方面的缺陷。

噪声的影响及控制

对于高速DSP而言,降低噪声是最重要的设计准则之一。来自任何噪声源的过大的噪声,都会导致随机逻辑和锁相环(PLL)失效,从而降低可靠性。还会导致影响FCC认证测试的辐射干扰。此外,调试一个噪声很大的系统是极端困难的;因此,要消除噪声-如果能够彻底消除的话-则要求在电路板设计中花费大量的功夫。

在音视频系统中,即便是比较小的干扰,也会对最终产品的性能产生显著的影响。例如,音频捕获和回放系统中,性能将取决于所用的音频编解码的质量,电源的噪声,PCB布线质量,以及相邻电路间的串扰大小等。而且,采样时钟的稳定度也要求非常高,以避免出现不希望的杂音,如在回放和捕获过程中的“砰砰”声和“咔嚓”声。