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DSP系统布局时需要特别注意这几点

菜鸟
2017-12-23 10:38:18    评分



  随着DSP(数字信号处理器)的广泛应用,基于DSP的高速信号处理PCB板的设计显得尤为重要。在PCB设计中,布局是一个重要的环节,布局结果的好坏将直接影响布线的效果,因此可以这样认为,合理的布局是PCB设计成功的第一步。

  对应用于实时图像信号检测的高速DSP图像处理板的PCB板,为使DSP系统获得最佳性能,优化元器件的布局是非常重要的。一般而言,首先放置DSP、Flash、SRAM和CPLD器件,这需慎重考虑走线空间,然后按功能独立原则放置其他IC,最后考虑I/O口的放置。结合以上布局再考虑PCB的尺寸:若尺寸过大,会使印制线条太长,阻抗增加,抗噪声能力下降,制板费用也会增加;如果PCB太小,则散热不好,而且空间有限,邻近的线条容易受到干扰。所以要根据实际需要选择器件,结合走线空间,大体上算出PCB的大小。在对DSP系统布局时,以下器件的摆放位置要特别注意。

  (1) 高速信号布局

  在整个DSP系统中,DSP与Flash、SRAM之间是主要的高速数字信号线,所以器件之间的距离要尽量近,其连线尽可能短,并且直接连接。因此,为了减小传输线对信号质量的影响,高速信号走线应尽量短。还要考虑到很多速度达到几百MHz的DSP芯片,需要做蛇型绕线(delay tune)。

  (2) 数模器件布局

  在DSP系统中大多不是单一的功能电路,大量应用了CM0S的数字器件和数字模拟混合器件,所以要将数/模分开布局。模拟信号器件尽量集中,使模拟地能够在整个数字地中间画出一个独立的属于模拟信号的区域,避免数字信号对模拟信号的干扰。对于一些数模混合器件,如D/A转换器,传统上将其看作模拟器件,把它放在模拟地上,并且给其提供一个数字回路,让数字噪声反馈回信号源,减小数字噪声对模拟地的影响。

  (3) 时钟的布局

  对于时钟、片选和总线信号,应尽量远离I/O线和接插件。DSP系统的时钟输入,很容易受到干扰,对它的处理非常关键。要始终保证时钟产生器尽量靠近DSP芯片,使时钟线尽量短。时钟晶体振荡器的外壳最好接地。

  (4)退耦布局

  为了减小集成电路芯片电源上的电压瞬时过冲,对集成电路芯片加退耦电容,这样可以有效地去除电源上毛刺的影响,并减少在PCB上的电源环路反射。加退耦电容可以旁路掉集成电路器件的高频噪声,还可以作为储能电容,提供和吸收集成电路开关门瞬间的充放电能。

  在DSP系统中,对各个集成电路安放退耦电容,像DSP、SRAM、Flash等,在芯片的每个电源和地之间添加,而且要特别注意,退耦电容要尽量靠近电源提供端(source)和IC的零件脚(pin)。保证从电源提供端(sotlrce端)和进入IC的电流的纯净,并且尽量能让噪音的路径缩短。如图2所示,处理电容时,使用大的过孔或多个过孔,且过孔到电容间的连线应尽量短、粗。2个过孔距离远时,因为路径太大,不好;最好的就是退耦电容的2个过孔越近越好,可以使噪声以最短路径到地。

  

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  另外在电源输入端或电池供电的地方加上高频电容是非常有利的。一般情况下,对退耦电容的取值不是很严格,一般按C=1/f,计算,即频率为10 MHz时取0.1μF的电容。

  (5) 电源的布局

  在进行DSP系统开发时,电源需要慎重考虑。因为一些电源芯片发热量很大,应优先安排在利于散热的位置,要与其他元器件隔开一定距离。可以利用加散热片或在器件下面铺铜来进行散热处理。注意在开发板底层不要放置发热组件。

  (6) 其他注意

  对于DSP系统其他组件的布局应该尽量考虑到焊接方便、调试方便和美观等要求。如对电位器、可调电感线圈、可变电容器、拨码开关等可调器件要结合整体结构放置。对于超过15 g的器件要加固定支架再焊接,特别注意要留出PCB的定位孔及固定支架所占用的位置。PCB边缘的元器件离PCB板边距离一般不要小于2 mm,PCB最好为矩形,长宽比为3:2或4;3。

  以上即为DSP系统布局需要注意和考虑的几点,更多行业信息可查阅快点学院订阅号:eqpcb_cp。




关键词: DSP PCB设计 线路板 PCB布局 高速PCB    

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