数字AV产品的抗干扰设计（三）

　　实际上，电源线电流变化产生的感应压降、数字信号传输的反射干扰和数字信号间的串扰相互之间有着密切联系且密不可分的。反映在数字信号处理系统中，其危害性最大的是高频脉冲噪声。所以，抑制高频脉冲噪声是数字AV产品电磁兼容性设计的重要组成部分。

　　在VCD设计过程中，整机调试时，遇到整机工作时功能出错，通过内置检测程序检测到CPU和MPEG芯片CL680A1连接，用示波器观察HRDY和HCK上高频毛刺较大，采用在HRDY上并联一个51pF电容，而HCK考虑到并联电容会影响其上升和下降时间，采用触发器对HCK进行整形，此处MCLK时钟频率远大于HCK频率。通过采取以上措施后，用内置检测程序检测数据通信的准确率大，达到100%，整机工作完全正常。

　　为了提高系统的抗干扰性能，在数字AV产品中可采用如下措施：

　　（1）增加总线的抗干扰能力。

　　采用三态门方式总线结构，总线加上拉电阻使总线在瞬间处于稳定的高电平而消除总线处于电压不稳定的悬浮状态，总线须加缓冲器。

　　（2）用软件消除干扰。

　　在系统设计时，虽在硬件上作了种种改进，但抗干扰效果并不显著，如出现系统的“死机”和数据传输错误等等，从软件着手可加以改进：（A）使用监控计时器（Watch　Dog　Timer）来检测系统是否受干扰，一旦系统受到干扰立即采取系统中断使系统重新进行初始化后再启动，以消除干扰影响;（B）采用软件容错技术就是承认故障和错误是客观事实，并考虑采取措施来消除、抑制、减小其造成的影响。

　　（3）提高系统控制信号抗干扰能力。

　　在系统中通常有RESET，STB等控制线，CPU与其控制器件的传输距离较远且控制线阻抗较高，易受脉冲噪声干扰，对等控制信号在被控器件的输入端并接一个20pF电容能消除干扰，而对RESET等控制信号并接0.01

　　μF电容，干扰问题也可解决。对控制线加缓冲驱动器，使控制线的阻抗变低，也具有抑制干扰的作用。

　　（4）IC不用端子的处理。

　　对于这些空着不用的端子一定要妥善处理，否则噪声很容易通过分布电容而进入这些端子。对电路造成干扰。如TTL，CMOS电路不用的输入端加1～10kΩ的上拉电阻，触发器不用的输出端并一个小容量的陶瓷电容等等。

　　八、电源电路的抗干扰措施.

　　实验研究表明，电源电路的抗干扰措施完善了，电子线路的抗干扰问题就解决了一大半。如果不注意这一点，在复杂的电子线路内部到处加抗干扰措施，最终也并不一定能有很好的效果。另外，电源本身也是一个干扰源，如电源纹波、自激振荡、开关电源产生的尖峰脉冲噪声，都是对电子线路造成干扰的重要原因。对于数字AV产品来说，提高电源电路的抗干扰能力尤为重要。

　　以VCD设计为例，所用的电源经历了从线性电源、高压开关电源和低压开关电源的过程。早期产品使用线性电源存在如下问题：

　　（1）电磁兼容性能不好，电源端注入干扰和整机的辐射干扰很难达到国家标准。

　　（2）整机的音视频的性能指标达不到国家优等品标准。

　　（3）由于整机具有AC电源+10%和-20%的稳压性能要求，主电源5V稳压块的功耗很大，造成稳压块有过热现象，产生热噪声，纹波抑制能力下降，稳压器件过热影响整机可靠性;同时，由于散热器的加大，稳压块的分布电容变大，这是造成电源端注入干扰大的原因。

　　针对上述问题，在电源变压器的前端加装电源滤波器，这种电源滤波器具有良好抑制共模噪声和串模噪声的能力，来隔离外部和内部脉冲噪声的干扰。在电源端注入干扰测试时，在0.5～30 MHz频率范围内，对大于10 MHz干扰脉冲噪声作用不大，这是由于5V电源稳压块、电源变压器和电源滤波器电感线圈的分布电容较大造成的。而对整机音视频性能指标和辐射干扰改善很小。通过加强MPEG板电源滤波去耦，多处加装滤波电容和多处加铜皮接地，同时适当加大5V电源的散热器，测试结果性能基本达到标准要求，而多处加铜皮接地给生产和工艺带来困难。

　　由于线性电源存在缺陷，故采用开关电源来取代线性电源。先试验高压开关电源，由于开关管电源是经交流220V电源整流滤波后的电源电压约300V直流，且以20kHz以上的频率开关工作，在电源线路内的dU/dt，dI/dt变化很剧烈，产生了很大的浪脉电压脉冲和其它各种噪声，形成了强烈的干扰源。虽然采取一些措施抑制噪声并应用在VCD机中，整机的性能指标很难令人满意。而后，经理论分析得知，造成强烈干扰的原因是开关管的工作电压过高，因此，设法降低开关管的工作电压而试用低压开关电源，试验达到相当满意的结果。低压开关电源的方框图。

　　与高压开关电源比较可知，开关管工作电压降至十几伏，dU/dt，dI/dt比高压开关电源低得多，产生的浪脉电压脉冲要小得多，而且开关管的功耗和反峰电压减小使开关管的分布电容减小很多，结果是浪脉电压脉冲对DSP系统影响大大减小;由于低压开关电源电路分路电容的减小，DSP系统产生的高频脉冲噪声通过电源向外辐射受到有效抑制。整机应用低压开关电源后测试结果为：电源端注入干扰和辐射干扰较易达到国家标准，特别是电源端注入干扰效果更加明显，整机的音视频性能也易达到国家优等品标准。低压开关电源因使用了降低变压器而使成本相对提高，但是对于一些数字AV产品，由于抗干扰要求相当高，选用低压开关电源是相当合适的，对提高整机的性能是相当有益的。

　　九、结束语

　　国际上十分重视电子产品的EMC设计，欧美、日本等国电子产品的电磁兼容标准是强制执行的。因此，在数字AV产品设计、试制过程中，应把EMC设计作为设计过程的重要一环，从元件选购、电路板设计及整机整体布局严格按照数字电路的抗干扰设计要求，可以设计、开发出具备良好电磁兼容性能和优良音视频性能的数字AV产品。

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