中心議題：

• 幹擾源及幹擾的分類
• 數字AV的產品特點
• 數字電路的常見幹擾
• 幹擾噪聲的抑製措施

解決方案：

• 電源和地線噪聲的抑製
• 反射幹擾噪聲的抑製
• 數字信號的串擾抑製

電磁兼容，即EMC(ElectromagneticCompatibility)，是(shi)指(zhi)設(she)備(bei)或(huo)係(xi)統(tong)在(zai)所(suo)處(chu)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)中(zhong)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)且(qie)不(bu)對(dui)該(gai)環(huan)境(jing)中(zhong)其(qi)他(ta)事(shi)物(wu)構(gou)成(cheng)不(bu)能(neng)承(cheng)受(shou)的(de)電(dian)磁(ci)騷(sao)擾(rao)的(de)能(neng)力(li)。隨(sui)著(zhe)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)
，數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)應(ying)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛(fan)。而(er)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)技(ji)術(shu)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)到(dao)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。因(yin)此(ci)

，如(ru)何(he)有(you)效(xiao)的(de)增(zeng)強(qiang)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)能(neng)，已(yi)成(cheng)為(wei)人(ren)們(men)日(ri)益(yi)關(guan)注(zhu)的(de)問(wen)題(ti)。本(ben)文(wen)以(yi)DVD機為例
，討論了數字電路的抗幹擾設計。

1幹擾源及幹擾的一般分類

影響數字電路的幹擾源大都產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，即幹擾源。

幹擾類型通常按幹擾產生的原因、噪聲幹擾模式和噪聲的波形性質的不同的劃分。其中：按噪聲產生的原因不同，分為放電噪聲、浪湧噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質不同，分為持續噪聲、偶發噪聲等；按an噪zao聲sheng幹gan擾rao模mo式shi的de不bu同tong可ke分fen為wei共gong模mo幹gan擾rao和he差cha模mo幹gan擾rao。共gong模mo幹gan擾rao和he差cha模mo幹gan擾rao是shi一yi種zhong比bi較jiao常chang用yong的de分fen類lei方fang法fa。共gong模mo幹gan擾rao是shi信xin號hao對dui地di的de電dian位wei差cha，主zhu要yao由you電dian網wang串chuan入ru
、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓迭加所形成。共模電壓可通過不對稱電路轉換成差模電壓，它會直接影響測控信號
，造成元器件損壞(這就是一些係統I／O模件損壞率較高的主要原因)，這種共模幹擾可以是直流、亦(yi)可(ke)為(wei)交(jiao)流(liu)。差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)主(zhu)要(yao)是(shi)指(zhi)作(zuo)用(yong)於(yu)信(xin)號(hao)兩(liang)極(ji)之(zhi)間(jian)的(de)幹(gan)擾(rao)電(dian)壓(ya)
，其(qi)中(zhong)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)是(shi)空(kong)間(jian)電(dian)磁(ci)場(chang)在(zai)信(xin)號(hao)間(jian)耦(ou)合(he)感(gan)應(ying)及(ji)不(bu)平(ping)衡(heng)電(dian)路(lu)的(de)轉(zhuan)換(huan)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)所(suo)形(xing)成(cheng)的(de)電(dian)壓(ya)，它(ta)會(hui)直(zhi)接(jie)疊(die)加(jia)在(zai)信(xin)號(hao)上(shang)
，影(ying)響(xiang)測(ce)量(liang)與(yu)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)。

2數字AV的產品特點

數字AV產品的核心是DSP(DigiialSignalProcessing)xitong
，gaixitongkeduiyinshipinxinhaojinxinggaosudeshuzixinhaochuli，shirenmenshitingxiangshoudadaojiaowanmeidejingdi。tongshi，youyushuzixinhaochulidemalvhengao，yibanVCD視盤機的MPEG1視頻數據率和音頻數據率之和約1.5Mb／s；DVD的MPEG2音視頻可變碼率平均為4.69Mb／s，最大速率達10.7Mb／s，可(ke)見(jian)碼(ma)率(lv)之(zhi)高(gao)
，而(er)且(qie)
，處(chu)理(li)係(xi)統(tong)又(you)與(yu)高(gao)速(su)的(de)存(cun)儲(chu)器(qi)配(pei)合(he)使(shi)用(yong)數(shu)據(ju)的(de)讀(du)寫(xie)。隨(sui)著(zhe)碼(ma)率(lv)的(de)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)，數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)的(de)速(su)度(du)越(yue)來(lai)越(yue)快(kuai)，故(gu)會(hui)產(chan)生(sheng)與(yu)速(su)度(du)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)大(da)量(liang)幹(gan)擾(rao)脈(mai)衝(chong)，且(qie)頻(pin)率(lv)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，幅(fu)度(du)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，從(cong)而(er)對(dui)產(chan)品(pin)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)設(she)計(ji)帶(dai)來(lai)更(geng)大(da)的(de)難(nan)度(du)，這(zhe)也(ye)是(shi)產(chan)品(pin)品(pin)質(zhi)高(gao)低(di)的(de)關(guan)鍵(jian)所(suo)在(zai)。

3數字電路的常見幹擾

數字AV產品的數字信號處理係統的常見噪聲有以下幾種：

(1)電源噪聲：主要是DSP電路、CPU、動(dong)態(tai)存(cun)儲(chu)器(qi)件(jian)和(he)其(qi)它(ta)數(shu)字(zi)邏(luo)輯(ji)電(dian)路(lu)在(zai)工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)邏(luo)輯(ji)狀(zhuang)態(tai)高(gao)速(su)變(bian)換(huan)，從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)係(xi)統(tong)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)，同(tong)時(shi)也(ye)包(bao)括(kuo)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)時(shi)的(de)直(zhi)流(liu)噪(zao)聲(sheng)以(yi)及(ji)供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)本(ben)身(shen)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)

；

(2)地線噪聲：係統內各部分地線之間出現電位差或存在接地阻抗所引起的接地噪聲
；(3)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)部位將產生反射
，從而使信號波形發生畸變或產生振蕩。

(4)串擾噪聲：由於扁平電纜或束捆導線等傳輸線之間、印製電路板內平行印製導線之間的電磁感應以及高速開關電流通過分布電容等寄生參數把無用信號成分疊加在目的信號上所引起的噪聲。

可見，形成幹擾的基本要素有幹擾源、傳播路徑和敏感器件三點。因此
，抗幹擾設計的基本原則為抑製幹擾源
、切斷幹擾傳播路徑、提高敏感器件的抗幹擾性能。

4幹擾噪聲的抑製措施

4.1電源和地線噪聲的抑製

抑製電源幹擾是抗幹擾設計中最先考慮和最重要的原則。電源在向係統提供能源的同時，會將其噪聲加到所供電的電源上；電網上的強幹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。事實上，DVD所用的電源就經曆了從線性電源
、高壓開關電源和低壓開關電源的過程。

抑製電源幹擾就是盡可能的減小幹擾源的du／dt和di／dt。減小幹擾源的du／dt主要通過在幹擾源兩端並聯電容來實現。減小幹擾源的di／dt則可在幹擾源回路串聯電感或電阻以及增加續流二極管來實現。常用措施如下：

(1)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製共模噪聲和串模噪聲的能力，可隔離外部和內部脈衝噪聲的幹擾
；

(2)采用開關電源來取代線性電源以提高整機的性能；

(3)選用貼片元件並盡可能縮短元件的引腳長度，以減小元件分布電感的影響；同時應選用噪聲容限大的數字IC。

(4)在VDD及VOC電源端盡可能靠近器件處接入濾波電容
，以縮短開關電流的流通途徑，可用10μF鋁電解和0.1μF獨石電容並聯接在電源腳上。對於MPEG板主電源輸入端租MPEG解碼芯片以及DRAM、SDRAM等高速數字IC的電源端
，可用鉭電解電容代替鋁電解電容，因為在高頻時，鉭電解的對地阻抗比鋁電解小得多。

(5)對數模混合電路，VDD與VOC應連到模擬電源VOC，AGND與DGND接到模擬地AGND。根據BB、PHILIPS、ALPINE等公司的實驗結果，建議把D／A器件視為模擬器件
，因此，MPEG電路與D／A器件連接中，D／A器件必須置於AGND上，同時要提供一條數字回路以供這些數字噪聲／能量反饋回信號源
，從而減小數字器件的噪聲對模擬電路的影響，提高D／A器件的動態特性。

根據實測DVD機MPEG解壓板數字電源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，且數字電源噪聲電平(VPP=85mV)明顯大於模擬電源的噪聲電平，這說明，此處的幹擾脈衝主要是數字信號產生的。

4.2反射幹擾噪聲的抑製

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，並使發送端的阻抗基本匹配，從而抵消數字信號脈衝的上升／下降過衝。此外，把束捆線的長度縮短到1max以下，也可以減輕波形畸變。從而使DSP的波形明顯改善。

事實上，也可以用終端二極管取代匹配電阻。此法已在數字IC的de芯xin片pian製zhi作zuo中zhong被bei廣guang泛fan用yong作zuo輸shu入ru輸shu出chu端duan的de匹pi配pei和he保bao護hu網wang絡luo。這zhe種zhong匹pi配pei方fang法fa能neng改gai善shan終zhong端duan波bo形xing，且qie對dui發fa送song端duan的de電dian平ping高gao低di沒mei有you影ying響xiang
，同tong時shi具ju有you補bu設she方fang便bian，多duo個ge同tong機ji負fu載zai時shi可ke達da到dao最zui佳jia匹pi配pei

，可ke有you效xiao抑yi製zhi過guo衝chong脈mai衝chong等deng優you點dian。

在zai係xi統tong中zhong外wai加jia整zheng形xing電dian路lu也ye可ke以yi減jian小xiao因yin連lian接jie線xian不bu匹pi配pei而er引yin起qi的de幹gan擾rao噪zao聲sheng
，整zheng形xing電dian路lu通tong常chang加jia在zai輸shu入ru端duan之zhi前qian，但dan是shi也ye應ying當dang注zhu意yi
，不bu能neng使shi信xin號hao產chan生sheng新xin的de相xiang位wei變bian化hua。

4.3數字信號的串擾抑製

在(zai)考(kao)慮(lv)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)的(de)串(chuan)擾(rao)抑(yi)製(zhi)時(shi)，應(ying)盡(jin)可(ke)能(neng)縮(suo)短(duan)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)傳(chuan)輸(shu)長(chang)度(du)。在(zai)多(duo)種(zhong)電(dian)平(ping)的(de)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)時(shi)
，應(ying)盡(jin)量(liang)把(ba)前(qian)後(hou)沿(yan)時(shi)間(jian)相(xiang)近(jin)的(de)同(tong)級(ji)電(dian)平(ping)信(xin)號(hao)劃(hua)為(wei)一(yi)組(zu)進(jin)行(xing)傳(chuan)輸(shu)。DATA、BCK
、LRCK信號與主時鍾之間應使用一根地線相互隔離。必要時，也可用屏蔽線代替束捆線來傳輸MCLK和BCK時鍾
，以減小串擾和輻射。

在zai雙shuang麵mian印yin製zhi板ban布bu線xian時shi

，可ke用yong正zheng麵mian傳chuan輸shu高gao頻pin數shu字zi信xin號hao和he時shi鍾zhong信xin號hao，然ran後hou在zai其qi傳chuan輸shu印yin製zhi電dian路lu背bei麵mian盡jin可ke能neng加jia大da接jie地di麵mian積ji。這zhe樣yang，由you於yu平ping行xing導dao線xian間jian的de分fen布bu電dian容rong在zai導dao線xian接jie近jin地di平ping麵mian時shi會hui變bian小xiao，信xin號hao線xian之zhi間jian串chuan音yin幹gan擾rao就jiu會hui減jian小xiao；在MPEG芯片、DRAM
、SDRAM及其它高速數字器件的印製板布線時，可在其背麵布上大片地線，這樣，地線就可以旁路或屏蔽器件產生的高頻脈衝噪聲。

電磁兼容技術是一門迅速發展的交叉學科
，涉及到電子
、計算機、通信
、航空航天
、鐵路交通
、電力、軍事以及人民生活的各個方麵。因此
，在數字AV產品設計、試製過程中
，應把電磁兼容設計作為設計過程的重要一環，從元件選購、電路板設計及整機整體布局就各方麵嚴格按照數字電路的抗幹擾設計要求

，來設計、開發具備良好電磁兼容性能和優良音視頻性能的數字AV產品。