0 引言

　　電磁兼容性（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路的應(yīng)用越來越廣泛。而數(shù)字電路的抗干擾技術(shù)直接關(guān)系到數(shù)字電路的正常工作。因此，如何有效的增強數(shù)字電路的抗干擾性能，已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題。本文以 DVD 機為例，討論了數(shù)字電路的抗干擾設(shè)計。

1 干擾源及干擾的一般分類

　　影響數(shù)字電路的干擾源大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即干擾源。

　　干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同的劃分。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲干擾模式的不同可分為共模干擾和差模干擾。差模干擾主要是指作用于信號兩極之間的干擾電壓。

2 數(shù)字 AV 的產(chǎn)品特點

　　數(shù)字 AV 產(chǎn)品的是 DSP(Digiial SignalProcessing) 系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對音視頻信號進行高速的數(shù)字信號處理，使人們視聽享受達到較完美的境地。隨著碼率的不斷提高，數(shù)字信號處理的速度越來越快，故會產(chǎn)生與速度成正比的大量干擾脈沖，且頻率越來越高，幅度越來越大，從而對產(chǎn)品的抗干擾設(shè)計帶來更大的難度，這也是產(chǎn)品品質(zhì)高低的關(guān)鍵所在。

3 數(shù)字電路的常見干擾

　　數(shù)字 AV 產(chǎn)品的數(shù)字信號處理系統(tǒng)的常見噪聲有以下幾種：

　　（1） 電源噪聲：主要是 DSP 電路、 CPU 、動態(tài)存儲器件和其它數(shù)字邏輯電路在工作過程中的邏輯狀態(tài)高速變換，從而造成系統(tǒng)電流和電壓變化所產(chǎn)生的噪聲；

　?。?） 地線噪聲：系統(tǒng)內(nèi)各部分地線之間出現(xiàn)電位差或存在接地阻抗所引起的接地噪聲；

　?。?） 反射噪聲：指的是傳輸線路各部分的特性阻抗不同或與負載阻抗不匹配時，其傳輸信號在終端 （ 或臨界 ） 部位將產(chǎn)生反射，從而使信號波形發(fā)生畸變或產(chǎn)生振蕩。

　　（4） 串擾噪聲：由于扁平電纜或束捆導線等傳輸線之間、印制電路板內(nèi)平行印制導線之間的電磁感應(yīng)以及高速開關(guān)電流通過分布電容等寄生參數(shù)把無用信號成分疊加在目的信號上所引起的噪聲。

　　可見，形成干擾的基本要素有干擾源、傳播路徑和敏感器件三點。

4 干擾噪聲的抑制措施

4.1 電源和地線噪聲的抑制

　　抑制電源干擾是抗干擾設(shè)計中考慮和重要的原則。電源在向系統(tǒng)提供能源的同時，會將其噪聲加到所供電的電源上；電網(wǎng)上的強干擾也會通過電源進入電路；此外，即使電池供電，其電池本身也有高頻噪聲。

　　抑制電源干擾就是盡可能的減小干擾源的 du ／ dt 和 di ／ dt 。減小干擾源的 du ／ dt 主要通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實現(xiàn)。常用措施如下：

　?。?） 在電源變壓器的前端加裝電源濾波器，這種電源濾波器具有良好抑制共模噪聲和串模噪聲的能力，可隔離外部和內(nèi)部脈沖噪聲的干擾；

　?。?） 采用開關(guān)電源來取代線性電源以提高整機的性能；

　?。?） 選用貼片元件并盡可能縮短元件的引腳長度，以減小元件分布電感的影響；同時應(yīng)選用噪聲容限大的數(shù)字 IC 。

　?。?） 在 VDD 及 VOC 電源端盡可能靠近器件處接入濾波電容，以縮短開關(guān)電流的流通途徑，可用 10 μ F 鋁電解和 0.1 μ F 獨石電容并聯(lián)接在電源腳上。

　?。?） 對數(shù)模混合電路， VDD 與 VOC 應(yīng)連到模擬電源 VOC ， AGND 與 DGND 接到模擬地 AGND 。減小數(shù)字器件的噪聲對模擬電路的影響，提高 D ／ A 器件的動態(tài)特性。

　　根據(jù)實測 DVD 機 MPEG 解壓板數(shù)字電源 VDD 與模擬電源 VOC 的噪聲電平可知，電源上疊加的噪聲電平已相當小， VDD 噪聲電平與 VOC 噪聲電平的波形基本一致，且數(shù)字電源噪聲電平 （VPP=85 mV） 明顯大于模擬電源的噪聲電平，這說明，此處的干擾脈沖主要是數(shù)字信號產(chǎn)生的。

4.2 反射干擾噪聲的抑制

　　在 DSP 輸出端加適當電阻可使之與束捆線和扁平電纜的特性阻抗基本一致，并使發(fā)送端的阻抗基本匹配，從而抵消數(shù)字信號脈沖的上升／下降過沖。此外，把束捆線的長度縮短到 1 max 以下，也可以減輕波形畸變。

　　事實上，也可以用終端二極管取代匹配電阻。此法已在數(shù)字 IC 的芯片制作中被廣泛用作輸入輸出端的匹配和保護網(wǎng)絡(luò)。這種匹配方法能改善終端波形，且對發(fā)送端的電平高低沒有影響，同時具有補設(shè)方便，多個同機負載時可達到匹配，可有效抑制過沖脈沖等優(yōu)點。

　　在系統(tǒng)中外加整形電路也可以減小因連接線不匹配而引起的干擾噪聲，整形電路通常加在輸入端之前，但是也應(yīng)當注意，不能使信號產(chǎn)生新的相位變化。
　
4.3 數(shù)字信號的串擾抑制

　　在考慮數(shù)字信號的串擾抑制時，應(yīng)盡可能縮短信號線的傳輸長度。在多種電平的信號傳輸時，應(yīng)盡量把前后沿時間相近的同級電平信號劃為一組進行傳輸。 DATA 、 BCK 、 LRCK 信號與主時鐘之間應(yīng)使用一根地線相互隔離。

　　在雙面印制板布線時，可用正面?zhèn)鬏敻哳l數(shù)字信號和時鐘信號，然后在其傳輸印制電路背面盡可能加大接地面積。地線就可以旁路或屏蔽器件產(chǎn)生的高頻脈沖噪聲。

5 結(jié)束語

　　電磁兼容技術(shù)是一門迅速發(fā)展的交叉學科，在數(shù)字 AV 產(chǎn)品設(shè)計、試制過程中，應(yīng)把電磁兼容設(shè)計作為設(shè)計過程的重要一環(huán)，從元件選購、電路板設(shè)計及整機整體布局就各方面嚴格按照數(shù)字電路的抗干擾設(shè)計要求，來設(shè)計、開發(fā)具備良好電磁兼容性能和優(yōu)良音視頻性能的數(shù)字 AV 產(chǎn)品。