基于PowerPC的多网口系统抗干扰设计

系统所需要的3.3V 和1.2V 电源上都并接了0.1μF、0.01μF 的高频滤波电容器和220μF 的大电容，它们可以有效地抑制在电源线上传导的高频干扰， 克服干扰信号对系统工作的影响，还可以储存能量，给元器件提供稳定的最佳电压。随着应用场合和芯片的不同，电源电路的要求也会有所区别，实际应用中要注意根据具体要求采取相应的设计方案。如MPC8360E 中各个PowerQuicc II Pro PLL 电路不能直接由电源引脚VDD 供电，而是要独立供电。每个PowerQuicc II Pro PLL 都要由它所对应的独立于VDD 的电源引脚AVDDn（n=1,2,3,4,5,6）供电，并且每个AVDDn（n=1,2,3,4,5,6）引脚还要有独立的低通滤波电路。通过这些滤波电路滤除频率在500kHz-10MHz 的噪声， 降低PLL彼此间的噪声干扰。

3.2 重要信号线的阻抗匹配

高速系统设计中信号传输线上阻抗匹配是有效地减小信号反射，提高信号质量的重要措施。一般情况下，对芯片的控制信号、时钟信号等关键信号，采取在尽量靠近这些信号源端的位置上串行接入一个电阻的措施，以减少二次反射，增强信号的完整性。

图2 串联端接阻抗匹配电路

本系统中，MPC8360E 的时钟信号线对系统工作具有重要影响，以图2 为例，在传输线上靠近时钟信号源端MPC8360E 位置处串联了22Ω 的小电阻，实现了串联端接阻抗匹配，减小了过冲和振铃，降低了高频成分，增强了电磁兼容性，同时也有利于延长器件的使用寿命。此外，电路中对MPC8360E 的读写控制信号线及某些芯片的地址线等信号线也采取了阻抗匹配处理。

3.3 未使用的重要信号的特殊处理

电路的输入引脚一般都不悬空， 尤其是CMOS 电路的输入引脚绝对不能悬空，否则可能会使栅极因感应静电而击穿，也可能会因受到外界噪声的干扰而破坏电路的正常逻辑关系。

在系统设计时， 对于MPC8360E 芯片的一些重要的不可以悬空的引脚进行了上拉或下拉的处理。

以图3 为例，MPC8360E 有两个时钟输入CLKIN 和PCI_CLK（PCI_SYNC_IN），当系统工作在PCI 缺省模式时，（本系统采用的工作模式）， 时钟信号通过PCI_CLK 输入， 并不需要CLKIN.但是引脚CLKIN 不能悬空，要通过1K 电阻连接到地。

再如PCI 信号M66EN 作为输入引脚也不能悬空，可以上拉到固定电平，也可以下拉到地，系统中选用下拉到地的方式。

图3 未使用的重要信号的特殊处理

3.4 网络芯片的抗干扰处理

网络芯片DP83848IVV 和DP83849IVS 都含有内置稳压器，其电源反馈供电电路要正确处理。每个内置稳压器有电源反馈输入引脚和电源反馈输出引脚，要确保其正确工作，必须将电源反馈输入引脚连接到电源反馈输出引脚， 而且还要在靠近各个电源反馈输入引脚处分别并接一个0.1μF 的小电容， 以及在靠近电源反馈输出引脚处并接一个0.1μF 的小电容和一个10μF的钽电容。

4 抗干扰PCB 设计

高速电路系统PCB 设计的好坏严重影响了系统的抗干扰能力， 干扰严重的时候会造成系统无法正常工作。在进行PCB设计时，分别考虑了系统分层与布局、特殊布线及电源平面地平面处理等关键问题。

4.1 分层与布局

确定电路板的布线层数、电源层数以及它们之间的相对排布位置对PCB 设计至关重要，成功解决这些问题，不但可以得到一个好的叠层结构， 还可以更好地防范大多数信号整体问题和电磁兼容性（EMC）问题。多网口嵌入式终端系统，采用了六层叠层结构，其中布线层有四层，电源层和地层各有一层，并且选择将电源层和地层分别放在第2 层和第5 层， 以更加方便地控制信号的阻抗。

多网口终端系统的元件布局遵循信号流向原则， 把同类元器件按相同的方向摆放原则和尽可能地使互连线最短原则等一般原则，同时它的布局还注意了以下几个方面：

⑴电源的去耦电容遵循就近原则， 即每个电源的去耦电容尽量挨着该电源引脚摆放。

⑵芯片MPC8360E 是BGA 封装，布局时与该芯片相关的旁路电容、时钟终端RC 电路、阻尼电阻等小零件要靠近芯片摆放。

⑶网络芯片内置稳压器的滤波电容要特殊放置： 在靠近各个电源反馈输入和输出引脚处均放置一个0.1μF 的小电容，另外靠近电源反馈输出引脚处还要放置一个10μF 的钽电容。

4.2 布线策略

本系统的PCB 设计在遵循45°拐角布线、相邻层垂直布线等一般原则基础上，使用了一些特殊的布线技巧，以减少布线对系统的可靠性产生的不利影响。

4.2.1 BGA 走线

芯片MPC8360E 是BGA 封装，系统中的高频信号大都是从此封装拉出的，为了使BGA 自身信号的干扰降至最低，布线遵循BGA 芯片自身的走线原则。①BGA 封装的芯片MPC8360E扇出前先将芯片由中心以