基于ADSP-TS101的高速数字电路设计与仿真

1 系统硬件设计
1．1 数模混合部分的设计
A／D是数字和模拟混合部分，是设计重点考虑的部分之一。数字部分的频率高，模拟部分对于扰很敏感，处理不好，数字信号很容易干扰模拟信号，出现电磁干扰问题。降低数字信号和模拟信号间的相互干扰，要掌握电磁兼容的两个原则：尽可能减小电流环路的面积；系统只采用一个参考面。
系统仅有一个A／D转换器，采用混合信号PCB的分区设计，即使用同一地，如图1所示。将PCB分区为模拟部分和数字部分，在A／D器件的下面把模拟地和数字地部分连接在一起。保证两个地之间的连接桥宽度与IC等宽，所有信号线一般都不能跨越分割间隙，跨越分割间隙的信号线要位于紧邻大面积地的布线层上。电路板的所有层中数字信号只能在电路板的数字部分布线，模拟信号只能在电路板的模拟部分布线，模拟和数字电源分开。

1．2 高密度(HD)电路的设计
TS101硬件电路的设计属于高密度电路，是整个印制板设计的难点之一。TS101采用BGA封装，焊球25×25阵列，焊球之间间距为1 mm，没有空白区。焊盘直径的下限是O．45 mm(18 mil)，这里采用0．51 mm(20 mil)。1每个焊盘都是表贴(无通孔)无阻焊。对最外圈的两排焊球，信号线直接从表面层直接引出，内圈焊球向外的引线采用打过孔的方式，从焊盘向对角引线，在4个相邻焊盘的对角线中间打一个外径O．5 mm(20 mil)，内孔径O．25 mm(10 mil)的带阻焊通孔，然后将信号线从电路板的其他层引出去。这些引线的线宽和线距的下限都是0．15 mm(6 mil)。
TS101一般工作在250 MHz或300 MHz，为保持电源和地层的连续性和较好的去耦效果，设计中采用AD公司推荐的连接方式，用6个0.1μF和2个0.01μF的贴片电容焊在与TS101芯片中央位置相对的电路板的另一面，其连接方法如图2所示。图中方块部分为去耦电容。

1．3 系统时钟设计
TS10l内核时钟最高可以是输入时钟的6倍。内核时钟最高只能工作在250／300 MHz，系统时钟SCLK输入范围为40～100 MHz。为确保时钟的稳定性，增加专门的滤波电路，如图3所示。其中，R1△2 kΩ，R2△1．67 kΩ，C1△1μF(SMD)，C2△1 000 pF(HF SMD)，并应贴近DSP引脚放置。该电路同时为参考电压输出、系统时钟和局部参考时钟提供了参考电压，电压值为1.5 V±100 mV。

PCB设计时为保证时钟的稳定性采取了以下措施：
(1)用一个晶振作为多处理器系统的同频同相时钟。
(2)同一电路板上各个DSP的时钟用同一个驱动器的各个门分别并行驱动。
(3)在印制板布局时将时钟部分放于印制板中央位置，使时钟驱动线到各DSP的距离大体相等。四是在印制板布线时，时钟线尽可能地靠近地线层。
1．4 布局
PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。确定PCB尺寸后，再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。结合EMC设计一般布局规则，最终布局效果如图4所示。

1．5 布线
根据PCB布线的原则完成布线设计后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则(DRC检查)，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求：
(1)线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。
(2)电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合，在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。