淺談DSP系統(tǒng)中的電磁兼容問題

　　2.7 DSP的硬件降噪技術(shù)

　　2.7.1 板結(jié)構(gòu)、線路安排方面的降噪技術(shù)

　　（1）采用地和電源平板；（2）平板面積要大，以便為電源去耦提供低阻抗；（3）使表面導(dǎo)體最少；（4）采用窄線條（4到8密耳）以增加高頻阻尼和降低電容耦合；（5）分開數(shù)字、模擬、接收器、發(fā)送器地/電源線；（6）根據(jù)頻率和類型分隔PCB上的電路；（7）不要切痕PCB，切痕附近的線跡可能導(dǎo)致不希望的環(huán)路；（8）采用疊層結(jié)構(gòu)是對(duì)大多數(shù)信號(hào)整體性問題和EMC問題的最好防范措施，它能夠做到對(duì)阻抗的有效控制，其內(nèi)部的走線可形成易懂和可預(yù)測(cè)的傳輸線結(jié)構(gòu)。且要密封電源和地板層之間的線跡；（9）保持相鄰激勵(lì)線跡之間的間距大于線跡的寬度以使串?dāng)_最小；（10）時(shí)鐘信號(hào)環(huán)路面積應(yīng)盡量??；（11）高速線路和時(shí)鐘信號(hào)線要短且要直接連接；（12）敏感的線跡不要與傳輸高電流快速開關(guān)轉(zhuǎn)換信號(hào)的線跡并行；（13）不要有浮空數(shù)字輸入，以防止不必要的開關(guān)轉(zhuǎn)換和噪聲產(chǎn)生；（14）避免在晶振和其它固有噪聲電路下面有供電線跡；（15）相應(yīng)的電源、地、信號(hào)和回路線跡要平行布景，以消除噪聲；（16）使時(shí)鐘線、總線和片使能端與輸入/輸出線和連接器分隔開來；（17）使路線時(shí)鐘信號(hào)與I/O信號(hào)處于正交位置；（18）為使串?dāng)_最小，線跡用直角交叉和散置地線；（19）保護(hù)關(guān)鍵線跡（用4密耳到8密耳線跡以使電感最小，路線緊靠地板層，板層之間夾層結(jié)構(gòu)，保護(hù)夾層的每一邊都有地）。

　　2.7.2 采用濾波技術(shù)降噪方法

　　（1）對(duì)電源線和所有進(jìn)入PCB的信號(hào)進(jìn)行濾波，在IC的每一個(gè)點(diǎn)引腳處用高頻低電感陶瓷電容（14MHz用0.1 mF，超過15MHz用0.01mF）進(jìn)行去耦；（2）旁路模擬電路的所有電源供電和基準(zhǔn)電壓引腳；（3）旁路快速開關(guān)器件；（4）在器件引線處對(duì)電源/地去耦；（5）用多級(jí)濾波來衰減多頻段電源噪聲；（6）把晶振安裝嵌入到板上并且接地；（7）在適當(dāng)?shù)牡胤郊悠帘?；?）安排鄰近地線緊靠信號(hào)線，以便更有效地阻止出現(xiàn)新的電場(chǎng)；（9）把去耦線驅(qū)動(dòng)器和接收器適當(dāng)?shù)胤胖迷诰o靠實(shí)際的I/O接口處，這可降低PCB與其它電路的耦合，并使輻射和敏感度降低；（10）對(duì)有干擾的引線進(jìn)行屏蔽和絞在一起，以消除PCB上的相互耦合；（11）在感性負(fù)載上加箝位二極管。

　3 DSP軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取的措施

　　軟件方面的干擾主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）不正確的算法產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果，最主要的原因是由于計(jì)算機(jī)處理器中的程序指數(shù)運(yùn)算是近似計(jì)算，產(chǎn)生的結(jié)果有時(shí)有較大的誤差，容易產(chǎn)生誤動(dòng)作；（2）由于計(jì)算機(jī)的精度不高，而加減法運(yùn)算時(shí)要對(duì)階，大數(shù)“吃掉”了小數(shù) ，產(chǎn)生了誤差積累，導(dǎo)致下溢的出現(xiàn)，也是噪聲的來源之一；（3）由于硬件方面的干擾引起的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的諸如：程序計(jì)數(shù)器PC值變化、數(shù)據(jù)采集誤差增大、控制狀態(tài)失靈、RAM數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化以及系統(tǒng)出現(xiàn)“死鎖”等現(xiàn)象。

　　3.1 采用攔截失控程序的方法

　　（1）在程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)多采用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵處插入一些空操作指令，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重復(fù)幾次，這樣可保護(hù)其后的指令不被拆散，使程序運(yùn)行走上正軌；（2）加入軟件陷阱：當(dāng)PC值失控使程序失控后，CPU進(jìn)入非程序區(qū)，這時(shí)可用一條引導(dǎo)指令，強(qiáng)迫程序進(jìn)入初始入口狀態(tài)，進(jìn)入程序區(qū)，可每隔一段設(shè)置一個(gè)陷阱；（3）軟件復(fù)位：當(dāng)程序“走飛”時(shí)，運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)，使系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位而重新初始化。

　　3.2 設(shè)立標(biāo)志判斷

　　定義某單元為標(biāo)志，在模塊主程序中把該單元的值設(shè)為某個(gè)特征值，然后在主程序的最后判斷該單元的值是否不變，若不同了則說明有誤，程序就轉(zhuǎn)入錯(cuò)誤處理子程序。

　　3.3 增加數(shù)據(jù)安全備份

　　重要的數(shù)據(jù)用兩個(gè)以上的存儲(chǔ)區(qū)存放，還可以用大容量的外部RAM，將數(shù)據(jù)作備份。永久性數(shù)據(jù)制成表格固化在EPROM中，這樣既能防止數(shù)據(jù)和表格遭破壞，又能保證程序邏輯混亂時(shí)不將數(shù)據(jù)當(dāng)指令去運(yùn)行。

　　4 利用EDA工具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵因素

　　高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)一方面需要設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，另一方面需要優(yōu)秀的EDA工具的支持，EDA軟件己走向了多功能、智能化。隨著球柵陣列封裝的高密度單芯片、高密度連接器、微孔內(nèi)建技術(shù)以及3D板在印刷電路板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，布局和布線已越來越一體化了，并成為了設(shè)計(jì)過程的重要組成部分。自動(dòng)布局和自由角度布線等軟件技術(shù)已漸漸成為解決這類高度一體化問題的重要方法，利用此類軟件能在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)設(shè)計(jì)出可制造的電路板。在目前，由于產(chǎn)品上市時(shí)間越來越短，手動(dòng)布線極為耗時(shí)，己不能適應(yīng)要求。因此，現(xiàn)在要求布局布線工具具有自動(dòng)布線功能，以快速響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出的更高要求。