硬件抗干擾設(shè)計(jì)

  硬件抗干擾效率高，在系統(tǒng)復(fù)雜度、成本、體積可容忍的情況下，優(yōu)先選用硬件抗干擾設(shè)計(jì)。常用的硬件抗干擾技術(shù)可歸納為以下幾種：

  (1) 硬件濾波：RC 濾波器可以大大削弱各類高頻干擾信號(hào)。如可以抑制“毛刺”干擾。

  (2) 合理接地：合理設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)，對(duì)于高速的數(shù)字和模擬電路系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，具有一個(gè)低阻抗、大面積的接地層是很重要的。地層既可以為高頻電流提供一個(gè)低阻抗的返回通路，而且使EMI、RFI變得更小，同時(shí)還對(duì)外部干擾具有屏蔽作用。PCB設(shè)計(jì)時(shí)把模擬地和數(shù)字地分開。

  (3) 屏蔽措施：交流電源、高頻電源、強(qiáng)電設(shè)備、電弧產(chǎn)生的電火花，會(huì)產(chǎn)生電磁波，成為電磁干擾的噪聲源，可用金屬殼體把上述器件包圍起來(lái)，再接地，這對(duì)屏蔽通過(guò)電磁感應(yīng)引起的干擾非常有效。

  (4) 光電隔離：光電隔離器可以有效地避免不同電路板間的相互干擾，高速的光電隔離器常用于DSP和其他設(shè)備(如傳感器、開關(guān)等) 的接口。

  軟件抗干擾設(shè)計(jì)

  軟件抗干擾有硬件抗干擾所無(wú)法取代的優(yōu)勢(shì)，在DSP 應(yīng)用系統(tǒng)中還應(yīng)充分挖掘軟件的抗干擾能力，從而將干擾的影響抑制到最小。下面給出幾種有效的軟件抗干擾方法。

  (1) 數(shù)字濾波：模擬輸入信號(hào)的噪聲可以通過(guò)數(shù)字濾波加以消除。常用的數(shù)字濾波技術(shù)有:中值濾波、算術(shù)平均值濾波等。

  (2) 設(shè)置陷阱：在未用的程序區(qū)內(nèi)設(shè)置一段引導(dǎo)程序，當(dāng)程序受干擾跳到此區(qū)域時(shí)，引導(dǎo)程序?qū)?qiáng)行捕獲到的程序引導(dǎo)到指定的地址，在那里用專門程序?qū)Τ鲥e(cuò)程序進(jìn)行處理。

  (3) 指令冗余：在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩三個(gè)字節(jié)的空操作指令NOP，可以防止當(dāng)DSP系統(tǒng)受干擾程序跑飛時(shí)，將程序自動(dòng)納入正軌。

  (4) 設(shè)置看門狗定時(shí)：如失控的程序進(jìn)入“死循環(huán)”，通常采用“看門狗”技術(shù)使程序脫離“死循環(huán)”。其原理是利用一個(gè)定時(shí)器，它按設(shè)定周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖，如果不想產(chǎn)生此脈沖，DSP就應(yīng)在小于設(shè)定周期的時(shí)間內(nèi)將定時(shí)器清零;但當(dāng)DSP程序跑飛時(shí)，就不會(huì)按規(guī)定把定時(shí)器清零，于是定時(shí)器產(chǎn)生的脈沖作為DSP復(fù)位信號(hào)，將DSP重新復(fù)位和初始化。

  電磁兼容性設(shè)計(jì)

  電磁兼容性是指電子設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中仍可以正常工作的能力。電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的是使電子設(shè)備既能抑制各種外來(lái)干擾，又能減少電子設(shè)備對(duì)其他電子設(shè)備的電磁干擾。在實(shí)際的PCB板中相鄰信號(hào)間或多或少存在著電磁干擾現(xiàn)象即串?dāng)_。串?dāng)_的大小與回路間的分布電容和分布電感有關(guān)。解決這種信號(hào)間的相互電磁干擾可采取以下措施。

  選擇合理的導(dǎo)線寬度

  由于瞬變電流在印制線條上產(chǎn)生的沖擊干擾主要是印制導(dǎo)線的電感成分引起的，而其電感量與印制導(dǎo)線長(zhǎng)度成正比，與寬度成反比。所以采用短而寬的導(dǎo)線對(duì)抑制干擾是有利的。時(shí)鐘引線、總線驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)線常有大的瞬變電流，其印制導(dǎo)線要盡可能短。對(duì)于分立元件電路，印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右即可滿足要求;對(duì)于集成電路，印制導(dǎo)線寬度在0. 2mm～1. 0mm之間選擇。

  采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)，具體做法是在PCB印制板的一層橫向布線，緊挨著的一層縱向布線。

  散熱設(shè)計(jì)

  為有利于散熱，印制板最好是自立安裝，板間距應(yīng)大于2cm，同時(shí)注意元器件在印制板上的布排規(guī)則。在水平方向，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，從而縮短傳熱途徑;在垂直方向大功率器件盡量靠近印制板上方布置，從而減少其對(duì)別的元器件溫度的影響。對(duì)溫度較敏感的元器件盡量布放在溫度比較低的區(qū)域，而不能放在發(fā)熱量大的器件的正上方。

  結(jié)束語(yǔ)

  在高速DSP應(yīng)用系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)中，如何把完善的設(shè)計(jì)從理論轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，依賴于高質(zhì)量的PCB印制板，DSP電路的工作頻率越來(lái)越高，管腳越來(lái)越密，干擾加大，如何提高信號(hào)的質(zhì)量很重要。因此系統(tǒng)的性能是否良好，與設(shè)計(jì)者的PCB印制板質(zhì)量密不可分。如能合理布局設(shè)計(jì)，減少噪聲，降擾，避開不必要的失誤，對(duì)系統(tǒng)性能的發(fā)揮起到不低估的作用。

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