DSP應用系統電磁兼容設計探討

摘　要:討論了電磁干擾傳輸的一般產生、傳播途徑及在電子電路系統中進行電磁兼容設計的目的及相關內容,并以美國TI公司TMS320C24x系列芯片為例,闡述了DSP應用系統進行電磁兼容設計的一些常用方法和技巧。

1　引　言

隨著DSP芯片的迅猛發展,其運算速度和處理能力不斷提高,使得DSP系統的成本、體積、重量及功耗都有很大程度的下降。但與此同時,周圍環境的電磁干擾源越來越多,使得DSP系統和產品設計人員也面臨著更加嚴峻的挑戰,即如何抑制日益嚴重的電磁干擾(EM I) ,提高系統性能,使各種電氣及電子設備達到電磁兼容(EMC) 。

2　電磁兼容設計

2. 1　電磁兼容

電磁兼容(EMC)是指在有限的時間、空間和頻譜資源等條件下,各種用電設備可以共存并不至于引起性能降級的一門學科。而電磁兼容性通常是指設備或系統在其電磁環境下能正常工作,并且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。

電磁干擾( EM I)是指電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統性能的下降。形成電磁干擾必須具備三個要素, 即: 電磁騷擾源、耦合途徑和敏感設備。三者關系如圖1所示。

EM I的三要素

圖1　EM I的三要素。

任何形式的自然現象或裝置所發射的電磁能量,使生物受到損傷或使其他設備、系統發生電磁危害,從而導致性能下降或故障,這種自然現象或裝置就稱為電磁騷擾源。如光照、天電噪聲、電子噪聲、發電機等都屬于電磁騷擾源。

耦合途徑是指傳輸電磁騷擾的媒介或途徑。

敏感設備是指當受到電磁干擾時,會受到傷害的生物及會發生電磁危害,導致性能下降或發生故障的器件、設備或系統。許多器件、設備或系統既是敏感設備又是產生干擾的電磁騷擾源。

2. 2　電磁兼容設計的目的

電磁兼容性設計的目的:是使電子設備或電子系統在預期的電磁環境中實現電磁兼容。即要求在同一電磁環境中的設備或系統都能正常工作又互不干擾,達到“兼容”的狀態。滿足電磁兼容( EMC)有以下兩方面的規定:

(1)能在預期的電磁環境中正常工作,無性能降低或故障;(2)對該電磁環境來說不是一個干擾源。如果一個DSP系統符合以下條件,則該系統是電磁兼容的。

·對電磁騷擾不敏感。

·對系統自身不產生干擾。

·對其他系統不產生干擾。

為了實現電磁兼容,必須從形成電磁干擾的基本要素出發,從分析電磁騷擾源、耦合途徑和敏感設備入手,采取有效的技術措施,抑制騷擾源、減弱或消除騷擾的耦合途徑、降低敏感設備對騷擾的響應。

2. 3　電磁兼容設計的基本內容

電磁兼容設計可分為系統間和系統內兩方面加以考慮。系統間的電磁兼容設計目前已經研究的較多,本文將主要針對系統內的電磁兼容設計加以討論。

通常系統內電磁兼容設計可分為五部分:有源器件的選擇和印制電路板( PCB )的設計、布線、濾波、接地及屏蔽等。如圖2所示。

系統內EMC設計

圖2　系統內EMC設計。