DSP应用系统电磁兼容设计探讨

摘　要:讨论了电磁干扰传输的一般产生、传播途径及在电子电路系统中进行电磁兼容设计的目的及相关内容,并以美国TI公司TMS320C24x系列芯片为例,阐述了DSP应用系统进行电磁兼容设计的一些常用方法和技巧。

1　引　言

随着DSP芯片的迅猛发展,其运算速度和处理能力不断提高,使得DSP系统的成本、体积、重量及功耗都有很大程度的下降。但与此同时,周围环境的电磁干扰源越来越多,使得DSP系统和产品设计人员也面临着更加严峻的挑战,即如何抑制日益严重的电磁干扰(EM I) ,提高系统性能,使各种电气及电子设备达到电磁兼容(EMC) 。

2　电磁兼容设计

2. 1　电磁兼容

电磁兼容(EMC)是指在有限的时间、空间和频谱资源等条件下,各种用电设备可以共存并不至于引起性能降级的一门学科。而电磁兼容性通常是指设备或系统在其电磁环境下能正常工作,并且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

电磁干扰( EM I)是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。形成电磁干扰必须具备三个要素, 即: 电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备。三者关系如图1所示。

EM I的三要素

图1　EM I的三要素。

任何形式的自然现象或装置所发射的电磁能量,使生物受到损伤或使其他设备、系统发生电磁危害,从而导致性能下降或故障,这种自然现象或装置就称为电磁骚扰源。如光照、天电噪声、电子噪声、发电机等都属于电磁骚扰源。

耦合途径是指传输电磁骚扰的媒介或途径。

敏感设备是指当受到电磁干扰时,会受到伤害的生物及会发生电磁危害,导致性能下降或发生故障的器件、设备或系统。许多器件、设备或系统既是敏感设备又是产生干扰的电磁骚扰源。

2. 2　电磁兼容设计的目的

电磁兼容性设计的目的:是使电子设备或电子系统在预期的电磁环境中实现电磁兼容。即要求在同一电磁环境中的设备或系统都能正常工作又互不干扰,达到“兼容”的状态。满足电磁兼容( EMC)有以下两方面的规定:

(1)能在预期的电磁环境中正常工作,无性能降低或故障;(2)对该电磁环境来说不是一个干扰源。如果一个DSP系统符合以下条件,则该系统是电磁兼容的。

·对电磁骚扰不敏感。

·对系统自身不产生干扰。

·对其他系统不产生干扰。

为了实现电磁兼容,必须从形成电磁干扰的基本要素出发,从分析电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备入手,采取有效的技术措施,抑制骚扰源、减弱或消除骚扰的耦合途径、降低敏感设备对骚扰的响应。

2. 3　电磁兼容设计的基本内容

电磁兼容设计可分为系统间和系统内两方面加以考虑。系统间的电磁兼容设计目前已经研究的较多,本文将主要针对系统内的电磁兼容设计加以讨论。

通常系统内电磁兼容设计可分为五部分:有源器件的选择和印制电路板( PCB )的设计、布线、滤波、接地及屏蔽等。如图2所示。

系统内EMC设计

图2　系统内EMC设计。