DSP系統中的EMC和EMI的解決方案

有些訊號還會產生引起串擾的高頻諧波。由于輻射的能量正比于訊號的上升和下降時間，較慢的上升或下降時間引起的干擾將較小。圖6為視訊干擾的實例，這些干擾可能由內部頻率輻射引起。在北美地區第二頻道中，18.432MHz音訊頻率的三次諧波，將產生如圖中左側所示的干擾。透過在音訊頻率印刷在線增加一個串聯電阻來放慢頻率的上升和下降時間可減少干擾，其結果如圖6右側所示。不過，設計師需要了解定時裕度，以便將上升和下降沿降低到系統所允許的限度內。

圖6：解決音視訊串擾。

與串擾相關的是傳輸線效應，這種效應在高速印刷線變成產生輻射干擾的發射器時產生。通常，當訊號的上升時間小于傳播延遲的2倍時，印刷線才發射訊號。這暗示為了減少傳播延遲，印刷線的長度應盡可能短。另一個是合理的訊號端接將減慢訊號的上升時間，將反射引起的過沖和欠沖減到最小。圖7顯示了如何利用平行端接來校正電平并將傳輸線效應減到最小。

圖7:利用端接將傳輸線效應減到最小。

設計師可能會質疑，既然芯片內部已經整合了電阻，在外部端接負載電阻是否還有其重要性。實際上，除了控制傳輸線效應外，外部電阻還可以實現訊號完整性的精密調整。DSP無法與電路板阻抗完全匹配，因此端接負載可以減少源電流，以及上升和下降時間。

與外部端接負載電阻一樣，外部的上拉和下拉電阻也非常重要。對于無連接的接腳來說，雖然內部的上拉和下拉電阻是足夠的，但高速開關噪音能夠傳過來，并會誤觸發連接端上的內部邏輯。

控制EMI

能夠輻射到系統外的輻射被認為是EMI，這可能使設計無法通過FCC認證。有兩種可能的輻射：一種是發射源是一條直線型的訊號印刷線，或電纜的共模輻射，另一種是其訊號和回路構成一個大電流回路的差分模式輻射。共模輻射隨著頻率的升高而降低，而差分模式輻射則隨著頻率的升高而增強，直到其飽和點。這兩種模式的輻射如圖8和9所示。

如何處理EMI取決于輻射源。對于共模輻射，當EMI來自外部電纜時(如圖8所示)，可在電纜上加一個扼流圈。如果導致EMI的是內部傳輸線，則通常用端接負載方式，不過在訊號印刷線間加入一條地線也有助于減少輻射。另一種可能方案是將訊號的印刷線長度減短至小于訊號波長(或訊號頻率的倒數)的1/20。例如，為了避免傳輸輻射，500MHz的印刷線應該短于1.18英肌

圖8：共模輻射。

對于差分模式輻射，所輻射的能量是電流、回路面積和頻率的函數。減少輻射的方法包括：端接負載來降低源電流，用合適的電流通道來提供可減少回路面積的回路，或者降低頻率。

在計算退耦電阻時，還應考慮動態電流。高速電流可能隨時變化，這種瞬變也會引起輻射。此外，改變電容的值時要防止自諧振限制頻率范圍。PCB分層是一個好方案，因為電源層對高頻形成自然的退耦，而地層則提供最短的回路。把高速訊號隔離起來，并使其遠離其它訊號。如果可能的話，不要把地層隔開。盡管噪音和輻射是由系統設計中的復雜的無用功能引起的，但透過上述的一些簡單方法還是可以控制的。

圖9：差模輻射。

本文小結

高速的DSP視訊系統中有許多潛在的噪音和輻射源，它們可以擾亂系統的工作，或者使設計無法通過FCC的認證。所幸的是，對噪音和輻射的規劃和掌握可協助系統設計師將這些問題減到最小。早期的努力將節省大量的除錯工作和后期的麻煩。 PCB布局和回路退耦是設計師可以限制系統噪音和EMI的兩種常用技術。具備了這些技術，DSP視訊設計師就能有效地解決系統的噪音和輻射。圖5：利用LDO實現PLL電源的隔離。