PCB新聞 - 高速DSP系統中如何保證PCB板的安全

高速DSP系統中如何保證PCB板的安全

隨著微電子技術的飛速發展, 智慧交通系統的設計 PCB印製板 表現出與低速設計完全不同的行為特徵, 那就是, 信號完整性問題, 加劇的干擾問題, 電磁相容性問題, 等等.

解决這些問題的方法主要取決於電路設計. 因此, 設計質量 PCB印製板 非常重要, 這是將優化設計理念轉化為現實的唯一途徑. 以下討論了在可靠性設計中應注意的幾個問題 PCB板 在高速DSP系統中.

在 PCB板設計 高速DSP系統的覈心是電源設計. 電源設計中, 以下方法通常用於解决信號完整性問題.

考慮電源和接地的去耦

隨著DSP工作頻率的新增, DSP和其他IC組件趨向於小型化和密集封裝. 通常, 電路設計中考慮多層板. 建議電源和接地都可以使用專用層, 對於多個電源, 例如, DSP I/O電源電壓與覈心電源電壓不同, 可以使用兩個不同的電源層. 如果 多層板 已考慮, 特殊層可用於更多佈線或相對關鍵的電源. 電源的佈線管道可以與訊號線相同, 但線條的寬度必須足够.

無論電路板是否有專用的接地層和電源層，電源和地面之間都必須添加一定且分佈合理的電容。 為了節省空間和减少通孔數量，建議使用更多的片式電容器。 晶片電容器可以放置在PCB板的背面，即焊接表面。 片式電容器通過寬導線連接到通孔，並通過通孔連接到電源和接地。

Separate analog and digital power planes
High-speed and high-precision analog components are sensitive to digital signals. 例如, 放大器將放大開關雜訊，使其接近脈衝訊號, 所以電路板的類比和數位部分, 電源層通常需要分開.

Isolate sensitive signals
Some sensitive signals (such as high-frequency clocks) are particularly sensitive to noise interference, 必須採取高級隔離措施. The high-frequency clock (a clock above 20MHz, or a clock with a flip time of less than 5ns) must have a ground wire escort, 時鐘線寬應至少為10密耳, 護送地線寬度應至少為20密耳. 孔與地面接觸良好, 每5cm沖孔一次，與地面連接； 必須在時鐘發送側串聯一個22Î220Ω阻尼電阻器. 可以避免這些線路帶來的訊號雜訊造成的干擾.

Software and hardware anti-interference design
Generally, 高速DSP應用系統 PCB板 用戶根據系統的具體要求進行設計. 由於設計能力和實驗室條件有限, 未採取完善可靠的抗干擾措施, 一旦工作環境不理想, 存在電磁干擾會導致DSP程式流混亂. 當DSP的正常工作程式碼無法恢復時, 程式將運行或崩潰, 有些部件甚至可能損壞. 應注意採取相應的抗干擾措施.

Hardware anti-jamming design
The hardware anti-interference efficiency is high. 當系統複雜性, 費用, 且體積可接受, 首選硬體抗干擾設計. 常用的硬體抗干擾科技概括如下：

（1）硬體濾波：RC濾波器可以大大衰减各種高頻干擾訊號。 例如，可以抑制“毛刺”的干擾。

（2）合理接地：合理設計接地系統。 對於高速數位和類比電路系統，具有低阻抗、大面積接地層非常重要。 接地層不僅可以為高頻電流提供低阻抗的返回路徑，還可以减小EMI和RFI，並對外部干擾具有遮罩作用。 在PCB設計期間，將類比接地與數位接地分開。

（3）遮罩措施：交流電源、高頻電源、高壓設備、電弧產生的電火花會產生電磁波，成為電磁干擾的雜訊源。 金屬外殼可用於包圍上述設備並將其接地。 這對遮罩電磁感應引起的干擾非常有效。

（4）光電隔離：光電隔離器可有效避免不同電路板之間的相互干擾。 高速光電隔離器通常用於DSP與其他設備（如感測器、開關等）的介面。

散熱設計

為了便於散熱，印製板最好自行安裝，板間距應大於2cm。 同時，注意印製板上元件的佈局規則。 在水平方向上，大功率器件盡可能靠近印製板邊緣，以縮短傳熱路徑； 在垂直方向上，大功率設備盡可能靠近印製板頂部，以减少其對其他組件溫度的影響。 對溫度更敏感的部件應盡可能放置在溫度相對較低的區域，不應直接放置在產生大量熱量的設備上方。

在高速DSP應用系統的各種設計中，如何將一個完美的設計從理論轉化為現實取決於高品質的PCB印製板。 如何提高訊號的質量是非常重要的。 囙此，系統的效能是否良好，離不開設計者PCB印製板的質量。

電磁相容性設計

電磁相容性是指電子設備在複雜電磁環境中正常工作的能力。 電磁相容性設計的目的是使電子設備能够抑制各種外部干擾，同時也减少電子設備對其他電子設備的電磁干擾。 在實際的PCB板中，或多或少會存在電磁干擾現象，即相鄰訊號之間的串擾。 串擾的大小與環路之間的分佈電容和分佈電感有關。 為解决訊號之間的這種相互電磁干擾，可採取以下措施：

選擇合理的導線寬度

瞬態電流對印刷線路產生的衝擊干擾主要由印刷線路的電感引起，其電感與印刷線路的長度成正比，與寬度成反比。 囙此，使用短而寬的導線有利於抑制干擾。 時鐘引線和匯流排驅動器訊號線通常具有較大的瞬態電流，它們的印製線應盡可能短。 對於分立元件電路，印刷線寬度約為1.5mm，以滿足要求； 對於集成電路，印刷線寬度選擇在0.2mm 1.0mm之間。

採用tic-tac-toe網路佈線結構。

具體方法是在 印刷電路板 board, 並在下一層垂直佈線.