如何避免在DSP系统中出现噪声和EMI问题

作者：信息来源:www.pcbtech.net 2008-5-12

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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。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...

控制EMI

能够辐射到系统外的辐射被认为是EMI，这可能使设计无法通过FCC认证。有两种可能的辐射：一种是发射源是一条直线型的信号印制线，或者电缆的共模辐射，另一种是其信号和回路构成一个大电流环路的差分模式辐射。共模辐射随着频率的升高而降低，而差分模式辐射则随着频率的升高而增强，直到其饱和点。这两种模式的辐射如图8和9所示。

图8：共模辐射。

图9：差模辐射。

如何处理EMI取决于辐射源。对于共模辐射，当EMI来自外部电缆时(例如图8所示的情况)，可以在电缆上加一个扼流圈。如果导致EMI的是内部传输线，则通常用端接负载的方式，不过在信号印制线间加入一条地线也有助于减小辐射。另一种可能的方案是将信号的印制线长度减短至小于信号波长(或信号频率的倒数)的1/20。例如，为了避免传输辐射，500MHz的印制线应该短于1.18英寸。

对于差分模式辐射，所辐射的能量是电流、环路面积和频率的函数。减小辐射的方法包括：端接负载来降低源电流，用合适的电流通道来提供可以减小回路面积的回路，或者降低频率。

在计算退耦电阻时，还应考虑动态电流。高速电流可能随时变化，这种瞬变也会引起辐射。此外，改变电容器的值时要防止自谐振限制频率范围。PCB分层是一个好方案，因为电源层对高频形成自然的退耦，而地层则提供最短的回路。把高速信号隔离起来，并使其远离其他信号。如果可能的话，不要把地层隔开。尽管噪声和辐射是由系统设计中的复杂的无用功能引起的，但通过上述的一些简单方法还是可以控制的。

本文小结

高速的DSP视频系统中有许多潜在的噪声和辐射源，它们可以扰乱系统的工作，或者使设计通不过FCC的认证。所幸的是，对噪声和辐射的规划和掌握可以帮助系统设计师将这些问题减到最小。早期的努力将节省大量的调试工作和后期的麻烦。PCB布局和回路退耦是设计师可以限制系统噪声和EMI的两种常用技术。具备了这些技术，DSP视频设计师就能有效地解决系统的噪声和辐射。

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