Применение триггер Шмиддта

Рисунок про падающую, отраженную и преломлённую волну….

Потери на отражение на границе двух сред

Потери на границе двух сред связаны с различием полных характеристических сопротивлений этих сред.

При прохождении ЭМВ через экран она встречает на своём пути 2 границы. Если экран металлический, то значительно больше и при этом на первой границе наблюдается наибольшее отражение для электрической составляющей ЭМП. Для магнитной составляющей наибольшее отражение происходит на второй границе. Коэффициент отражения:

Для получения большего эффекта экранирования поверхность экрана покрывают материалом с высокой проводимостью.

Для экранирования от электрического поля подходят даже тонкие экраны.

Для магнитного поля играет роль толщина экрана.

Как вы уже поняли, большую роль играет проводимость материала экрана:

Потери электрического поля в ближней зоне излучения на отражение оказываются больше, чем потери плоской волны, и в основном определяют процесс экранирования в ближней зоне.

Для магнитной составляющей поля потери на отражение меньше, чем у плоской волны, и на НЧ их можно принять равными нулю.

Для плоской волны в дальней зоне даже тонкие экраны позволяют получить высокие коэффициенты отражения и высокую эффективность экранирования для электрической составляющей. Для магнитной составляющей потери будут зависеть от толщины экрана.

Потери на поглощение

Они связаны с поверхностным эффектом проводника, приводящем к экспоненциальному уменьшению проникающих в металлический экран ЭМП. Это объясняется тем, что токи, индуцированные в металле, вызывают омические потери на поглощение:

толщина экрана.

Потери на многократное отражение

Они связаны с волновыми процессами в толще экрана и определяются:

глубина проникновения токов.

В результате для электрической составляющей основным механизмом экранирования являются потери на отражение, для НЧ магнитного поля в дальней зоне почти всё ослабление достигается за счёт потерь на отражение, в то время, как на ВЧ ослабление в основном происходит за счёт потерь на поглощение. Они же являются определяющими при экранировании магнитного поля и ближней зоны.

 

8. Распространение импульсного сигнала в ЛС. Режим работы линии

В аппаратуре при группировании элементов по узлам и блокам между ними образуется большое количество электрически коротких и электрически длинных линий связи.

Электрически короткой называют линию, время распространения сигнала в которой много меньше величины переднего фронта передаваемого по линии импульса. Такую цепь можно рассматривать как цепь с сосредоточенными параметрами.

Электрически длинной линией называется линия, в которой время распространения передаваемого импульса значительно больше переднего фронта. Эти линии называют линиями с распределёнными параметрами.

Критерием рассмотрения цепи с распределёнными параметрами является соотношение между интервалов времени распространения эм/волны вдоль всей линии и временем, в течение которого токи и напряжения изменяются на величину, составляющую заметную долю от полного их изменения в рассматриваемой цепи. Если они сравнимы, то считается, что это цепь с распределёнными параметрами.

Существуют симметричные и несимметричные линии, простейшими из которых являются 2 проводника одного диаметра (симметричные) и коаксиальный кабель (несимметричные).

Эквивалентом линии будет служить фрагмент:

Процессы в линии описываются телеграфными уравнениями:

В этом уравнении параметры являются погонными. И они должны быть постоянными по всей длине линии. В этой случае линия называется однородной.

Для связи этих параметров с токами и напряжениями полагают, что по линии протекает не синусоидальный ток с некоторой частотой , тогда:

коэффициент распространения:

Напряжение и ток:

Волновое сопротивление линии:

Коэффициент распространения – величина комплексная, поэтому можно записать:

При распространении волны синусоидального напряжения, она перемещается вдоль линии с постоянной скоростью:

Собственно коэффициент отражения:

Волновое сопротивление линии и коэффициент распространения зависят от частоты, поэтому условия прохождения волн тока и напряжения для различных частот оказываются различными.

Если входной сигнал – синусоидальная периодическая функция – то различий нет, а если это несинусоидальный сигнал, то на выходе линии форма будет отличаться от формы сигнала, поданного на вход из-за разных условий распространения гармоник этого сигнала.

Для качественной линии связи очень важно создание условий, при которых отсутствовали бы искажения сигнала. Для этого необходимо исключить влияние частоты на параметры линии. Должно выполняться условие:

Это условие Хэвисайда. Если оно выполняется, тогда:

В связи с выполнением условия Хэвисайда параметры не зависит от частоты, что позволяет использовать линию для сигналов любой формы.

Для передачи сигналов по линии, кроме соблюдения условий, необходимо, чтобы отсутствовали отражения от концов линии. Это возможно, если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению линии. В этом случае линия работает в режиме согласования (режим бегущей волны). При несогласованной нагрузке существуют отражённые волны, которые в большинстве случаев искажают передаваемую информацию, либо снижают помехоустойчивость и вызывают дополнительные задержки. Режим стоячей волны характеризуется тем, что амплитуда отраженной волны равна амплитуде падающей, т.е. энергия падающей волны полностью отражается от нагрузки и возвращается обратно в генератор.

В режиме смешанных волн: часть мощности падающей волны теряется в нагрузке, а остальная часть в виде отраженной волны возвращается обратно в генератор.

Переходные процессы в таких линиях зависят от характера перехода напряжения в линии и соотношения волнового сопротивления линии, выходного сопротивления источника и сопротивления нагрузки на конце линии.

Эквивалентная схема:

Если коэффициент отражения равен нулю, то линия согласованная, иначе – несогласованная.

При несогласованности энергия отражается от концов линии обратно, при этом, если , то отражения происходит в фазе:

А если , то – в противофазе:

Коэффициент отражения можно вычислить следующим образом: от конца линии:

От начала линии:

Напряжение вычисляется так:

Время, за которое волна проходит от одного конца, до другого:

 

 

Процесс поочерёдного отражения величины напряжения продолжается до тех пор, пока амплитуда отражённых волн не станет равной нулю.

Для анализа искажений сигналов из-за отражений в электрически длинных линиях используется так же графический метод (метод Бержерона).

Использование входных и выходных характеристик элементов, подключенных к линии, позволяется произвести анализ переходных процессов в линии этим методом и сделать выводы.

 

Импульс, проходящий по кабелю, отражается от начала исследуемой линии связи ЛС и придет на вход осциллографа ОИ с некоторой задерж­кой, равной двойному времени распространения волны по кабелю. По характеру и степени искаже­ния формы импульса на экране осциллографа можно судить о вели­чине волнового сопротивления линии связи. На рисунках представлены 3 варианта осциллограмм, которые могут быть получены при определении импеданса ЛС.

1) отсутствие отраженного импульса, имеет место случай полного согласования волнового со­противления линии с выходным сопротивлением генератора, т.е. Z₀=Zн

2) падающая и отраженная волна имеют одинаковый знак, когда волновое сопротивление больше выходного сопротивления генератора

3) падающая и отраженная волна противоположны по знаку, когда волновое сопротивление линии меньше выходного сопротивления генератора

 

9. Статическая и динамическая помехоустойчивость ИМС. Переходные процессы в ИМС.

Помехоустойчивость. Базовый элемент интегральной микросхе­мы в статическом режиме может находиться в одном из двух ус­тойчивых состояний (0 или 1). По этой причине различают стати­ческую помехоустойчивость ЛЭ по уровню 0 Uпо и по уровню 1 Uп1. Статическая помехоустойчивость базовых элементов ИМС определяется значением напряжения, которое может быть подано на вход ИМС относительно уровня 0 или 1, не вызывая ее ложно­го срабатывания (например, переход из состояния 1 в состояние 0 или наоборот).

Уровни выходных напряжений

По техническим условиям гарантируются наибольший и наименьший уровни выходных напряжений, соответствующих лог. 1 и 0 при изменениях на­пряжения питания, нагрузки, температуры и т. д. Напряжение U1выхmin соответствует минимальному уровню лог. 1 на выхо­де, а напряжение U0выхmax —максимальному уровню лог. 0. Для современных ИМС эти параметры имеют значения от до­лей до единиц вольт.

Абсцисса точки пересечения передаточной характеристики с уровнем U1выхmin называется входным пороговым напряжением лог.1 и обоз­начается U1пор, а абсцисса точки пересечения с уровнем U0выхmax — входным пороговым напряжением лог.0 U0пор. При Uвх< U1пор на выходе элемента под­держивается уровень лог.1, при Uвх> U0пор — лог 0. Диапазон напряжений на входе U1пор<Uвх<U0пор и диапазон напряжений на выходе U0выхmax<Uвых<U1выхmax соответствует области переключения, в которой схема находит­ся только во время действия фронтов входных сигналов.

ИМС, принадлежащие од­ной и той же серии, спроектированы взаимно согласованными. То есть уровни выходных сигналов одного логического элемента (даже при их изменении в допустимых пределах) могут использоваться в качестве уровней входного сигнала следующего элемента без каких-либо согласующих устройств.

Это положение проиллюстрировано на рисунке построением, выполнен­ным штриховыми линиями.

Из построения видно, что между U0вых max, по­данным на вход следующего элемента, и U1пор имеется запас Uп+. Этот за­пас означает, что переключения этого элемента из 1 в 0 не произойдет да­же в том случае, если входной сигнал, соответствующий лог. 0, превысит по какой-либо причине значение U0вых max, но на величину, не большую, чем Uп+. Значение Uп+ и характеризует помехоустойчивость ИМС к положительным изменениям напряжения.

Аналогично, если на вход следующего элемента подано с выхода пре­дыдущего напряжение лог. 1, даже меньшее, чем U1вых min, но на величину, не превышающую Uп-, то переключения из 0 в 1 этого элемента не произойдет, так как Uвх окажется все-таки большим порогового Uп-. Параметр Uп- ха­рактеризует помехоустойчивость ИМС к отрицательным изменениям напря­жения. Этот параметр для различных типов микросхем колеблется от деся­тых долей до единиц вольт.

Статическая помехоустойчивость. Рассматривается по отношению к сигналу, длительность которых значительно превышает длительность переходных процессов. Различают статическую помехоустойчивость по высокому и низкому уровню (логич. 1 и логич. 0).

1) Статическая помехоустойчивость по низкому уровню. U0пом=|U0вых.макс-U0вх.мах|, где U0вых.макс — максимально допустимое напряжение низкого уровня на выходе нагруженной микросхемы. U0вх.макс — максимально допустимое входное напряжение низкого уровня на входе нагружающей микросхемы.

2) Статическая помехоустойчивость по высокому уровню. U1пом=|U1вых.мин-U1вх.мин|. U1вых.мин — минимальное допустимое напряжение высокого уровня на выходе нагруженной микросхемы. U1вх.мин — минимально допустимое входное напряжение высокого уровня на входе нагружающей микросхеме.

Динамическая помехоустойчивость в общем случае зависит от длительности, мощности и формы сигнала помехи, а также от уровня статической помехоустойчивости и скорости переключения базового функционального элемента. Однако высокая статическая помехоустойчивость не всегда определяет высокую динамическую помехоустойчивость функционального элемента. Анализ динамической помехоустойчивости ЛЭ должен проис­ходить с применением запоминающего элемента - триггера, по­строенного на основе базовых функциональных элементов, по­скольку триггер, в конечном счете, фиксирует превращение помехи в ложную информацию, т. е. запоминает сигнал помехи.

Изменяя амплитуду и длительность импульсных помех, воздействующих на входы, и добиваясь его срабатывания, можно получить границы динамической помехоустойчивости функциональных эле­ментов при воздействии различных форм импульсных помех. В ре­зультате анализа поведения триггера может быть графически оп­ределена зона динамической помехоустойчивости функциональных элементов.

Сложность получения семейства характеристик динамической помехоустойчивости элементов не позволяет в настоящее время приводить их в качестве справочного материала.

Диаграмма динамической помехоустойчивости. Если длительность импульса помеха мала (20 нс), то амплитуда импульса может его превышать. Такие диаграммы строятся экспериментально для каждой серии микросхем. По оси абсцисс откладывается длительность помехи, по оси ординат — допустимая амплитуда. Смысл такой реакции микросхемы на импульсные помехи: для того чтобы переключить микросхему нужно переключить многоэмиттерный транзистор. Для этого необходимо в его базу сообщить заряд. Ток конечен — время конечно. Чем меньше длительность помехи, тем большую амплитуду она должна иметь, чтобы сообщить в базу транзистора заряд, необходимый для его переключения. Чем короче помеха, тем большую амплитуду она может иметь.

 

10. Длинная линия при подключении к ИМС. Временные диаграммы. Критическая длина линии связи.

В аппаратуре при группировании элементов по узлам и блокам м/у ними образуется большое кол-во электрически коротких и электрически длинных ЛС. Электрически длинными ЛС называют ЛС, в кот. время распространения >> величины фронта импульса. Это цепи с распределёнными параметрами.

Подключение к ЛС микропроцессоров по другим схемам, у которых время нарастания сигнала по рядка 30 мс накладывается ограничение, что длина линии, не снабженной специальными средствами для подавления отражений и помех, д.б. до 3 м (адреса, данные), сигналы управления – 1,5 м, при этом если исп. витая пара, то 1 из проводников подключается к общ. проводу. Критическая длина:

К ЛС м/б подключены один или несколько нагрузочных элементов, реакцию каждого из которых на подаваемое в ЛС напряжение определяют характером и значением его входного сопротивления. В общем виде входное сопротивление нагрузки м/представить в виде эквивалентной схемы. Эта RC-цепь адекватна большинству нагрузочных схем, используемых в цифровых системах и позволяет получать чисто резистивную () и чисто емкостную () нагрузки на линию

Пусть линия длиной l подключена к генератору напряжения u(t) имеющему выходное сопротивление Zг. Допустим что Zг=Zо. Время прохождения сигнала вдоль линии будет Т, на вход линии подается напряжение произвольной формы. Проведем исследование влияния характера нагрузки на процесс передачи входного сигнала с помощью операторного метода.

1. Нагрузка чисто резистивная () возможны 3 вар-та: Z0=R3,Z0<R3,Z0>R3. В соответствии с , коэффициенты отражения по напряжению для каждого вариантов равны: К1=0, К2>0,K3<0

Если на вход линии подается ступенька напряжения амплитудой U (рис.а), то при Z0=R3 отражения от конца линии не произойдет и форма сигнала на выходе линии не изменится.

При Z0>R3 или Z0<R3 отраженная волна через время 2Т достигнет точки А и форма сигнала исказится (рис.а).При подаче на вход линии напряжения с линейно изменяющимся фронтом происходит искажение входного сигнала (рис.б), при 2Т> и при 2Т< (рис.в). В случае подачи на вход линии напряжения с exp нарастающим фронтом форма его искажается (рис.г).

2. Нагрузка чисто емкостная (, , ). В этом случае и, где p – оператор Лапласа; C – емкость нагрузки.
Введем обозначение , тогда .
Если падающая волна представляет собой единичную ступеньку с бесконечно коротким фронтом (рисунке 6, а), то ; .
Переходя к оригиналам, находим
.
Пусть входной сигнал – единичная ступенька напряжения с линейным фронтом нарастания длительностью (рис. б). Тогда
,
,

Для экспоненциальной падающей волны с постоянной времени (рис. в) , , ,
.
Переходя к оригиналам, находим

При , когда , отраженный сигнал имеет отрицательный выброс. При () отрицательный выброс отсутствует.

3. Нагрузка резистивно-емкостная (, , , ). В этом случае ; , где .
Для ступеньки напряжения на входе линии (рисунок 7, а) ; ; .
При падающей волне в виде ступеньки с фронтом (рисунок б) ; .
Переходя к оригиналам, найдем

При подаче на вход линии экспоненциально возрастающего напряжения (рисунок в) ; .
Переходя к оригиналам, найдем

4. Рассогласование волнового сопротивления с входным и нагрузочными сопротивлениями

Пусть Zн=Rн=R3, R2= и Zг=Rг. Линия согласована на входе или на выходе (R3 или Rг=Z0) искажения минимальны и выражаются в задержке сигнала на величину Т.

При больших Rн и Rг на характер ПП существенное влияние оказывает емкость линии, на заряд которой затрачивается много времени. При малых Rн и Rг ПП в основном определяется суммарной индуктивностью линии, препятствующей быстрому нарастанию тока ().

Когда Rн>Z0, а Rг<Z0(Rн<Z0, а Rг>Z0) возникает колебательный ПП. Задержка, определяемая временем успокоения ПП, здесь велика. Но переколебания могут достигнуть такого значения, что вызовут ложное срабатывание элементов, нагруженных на линию.

Максимально допустимая длина несогласованной ЛС может быть оценена по формуле: , где - длительность фронта сигнала. у - скорость распространения сигнала. К_с - эмпирическая постоянная, числовое значение к-ой зависти от конструкции схемы и ЛС. С₀=3*10⁸ скорость света в вакууме. м_r - магнитная проницаемость среды. е_r - д/э постоянная ЛС.

11. Методы построения временных диаграмм в начале и конце линии с линейной нагрузкой.

Рассматривая процесс прохождения волны напряжения по линии связи (ЛС), можно построить временные диаграммы напряжений на обоих ее концах. Например, для ЛС с волновым сопротивле­нием Z₀= 93 Ом, на вход кот. подключен генератор ступенча­того напряжения единичной амплитуды, имеющий Z_Г= 25 Ом. Выход линии свободен: Zн = ¥. На рис.8а представлена схема для расчета диаграмм напряжений, а на рис.8б - форма напряже­ния в начале (А) и в конце линии (В).

Значения K_U1, K_U2 и напряжений U_nT рассчитываются по формулам:

При анализе искажений сигналов из-за отражений в электрически длинных линиях связи используется графический метод Бержерона для построения сигналов на входе и выходе линии. Процесс построения осциллограмм U и I на концах линии связи для линейной выполняется в следующей последовательности:

1. В координатах напряжение-ток строятся: а) входная характеристика нагрузочного элемента или экви­валентной нагрузки в конце линии связи (линия 1, рис. 9); б) выходные характеристики управляющего элемента при "0" (линия2, рис. 9) и "1" (линия 3) на входе или эквивалентные характеристики управляющего двухполюсника на входе длинной линии связи.

2. При передаче отриц. (заднего) фронта импульса из рабочей точки, соответствующей на диаграмме точке пересечения входной ВАХ нагрузки и выходной ВАХ управляющего элемента при "1", проводится линия с наклоном до пересечения с выход. ВАХ управляющего элемента при "0". Полученная точка А₀ соответствуют напряжению и току в начале длинной ЛС в момент времени t = 0.

3. Из т. А₀ проводится линия с наклоном - до пересечения с входной ВАХ нагрузки. Полученная точка В₁ соответствует напряжению и току на конце ЛС в момент времени Т.

4. Из т. В₁ проводится линия с наклоном + до пересечения с выход. ВАХ управляющего элемента при ”0”. Вновь построенная т. А₂ соответствует напряжению и току в начале ЛС в момент 2Т.

5. Через т. А₂ проводится линия с наклоном - до пересечения с вход. ВАХ нагрузки в т. В₂, соответствующей напряжению и току на конце ЛС в момент времени 3Т.

6. Проведение линии с наклоном + и - продолжается до тех пор, пока переходная рабочая точка не совпадает с необходимой точностью с точкой установившегося рабочего состояния, т.е. точкой пересечения входной и выходной характеристики при “0”.

7. Считывая I и U на концах ЛС с диаграммы для момента 0,Т,2Т,3Т,4Т и т.д., можно построить осциллограммы U и I на концах ЛС при передаче отриц. фронта импульса.

8. Аналогично строится осциллограмма токов и напряжений на концах электрически длинной ЛС при передаче положит. фронта импульса. В этом случае исходной р. т. является т. пересечения входной характеристики нагрузки с вход. ВАХ управляющего элемента при “0”, а т. установившегося рабочего состояния – точки пересечения входной.

12. Методы согласования ИМС с длинной линией связи. Особенности согласования.

Эффективным средством устранения помех отражения в линиях связи является согласование, при котором путём установки согласующих резисторов добиваются равенства сопротивлений нагрузки и входного сопротивления генератора волновому сопротивлению линии. При этом коэффициенты отражения равны нулю и отсутствует отражение волны, искажающее форму сигнала.

В большинстве случаев в интегральных схемах , и исходя из этого всё строится:

Во втором случае сопротивление источника питания по переменному току должно быть равно нулю, то есть в цепи питания должен быть установлен шунтирующий конденсатор, обеспечивающий короткое замыкание по переменному току:

А сам источник питания должен иметь низкое динамическое сопротивление.

Ещё один вариант согласования:

 

 

В последнем случае требования к источнику питания те же.

Для согласования источника питания с линией используют такую схему:

Для схем эмиттерно-связанной логики такие схемы согласования:

ЭСЛ наиболее быстродействующая, поэтому согласованию тут уделяется наибольшее внимание. Наиболее эффективно здесь включение сопротивлений, подключённых к дополнительному источнику питания (-2В).

При использовании линий связи с ПВХ изоляцией искажение фронтов импульсов всё равно происходит за счёт диэлектрических потерь, потерь на излучение и скин-эффект. Наличие ВЧ компонент, связанных между собой фазовыми соотношениями в импульсном сигнале, определяет качество передаваемого импульса, то есть крутизну фронтов.

Взаимные фазовые соотношения изменяются из-за того, что время прохождения различных гармоник через линию передачи различно.

 

13. Методы повышения помехоустойчивости в длинных линиях связи.

1. Применение триггера Шмидта

В этом случае фронт может быть даже лучше исходного, но возможны задержки и временные несоответствия в импульсном сигнале. Характеристика триггера:

Этот метод является высокоэффективным, но накладывает жёсткие требования на временные соотношения. Чаще используется, когда необходимо сформировать фронт.

2. Использование симметричной пары, питаемой двумя парофазными сигналами

При этом логические элементы должны иметь дифференциальные входы/выходы.

Подавляется синфазная помеха, ток помехи течёт в одну сторону.

Помехи компенсируются, т.к. токи помех и ток сигнала направлены встречно.

3. Дифференциальные трансформаторы:

Трансформатор имеет среднюю точку. Токи помехи компенсируются, на вторичной обмотке помех не будет. Применяются при наличии специальных передатчиков на базе дифференциальных схем. В них существенно может быть повышена помехоустойчивость за счёт компенсации наведённой помехи в линии.

4. Установка конденсаторов на сигнальный проводник:

Достоинство – простота.

Недостаток – появление задержек и искажение фронтов.

Длинные линии можно подключать не только к специальным источникам, но и к схемам микропроцессоров, но тогда накладываются ограничения: время нарастания импульса около 30 нс и более.

Линия связи, не снабжённая специальными средствами для подавления отражённых волн, имеет ограниченную длину до 3м. (адреса, данные), сигналы управления – 1,5 м, При использовании в качестве длинных линий витых пар обратный провод необходимо подключить к общему проводу, причём сделать это непосредственно у приёмника и передатчика:

В качестве критической длины используется следующее:

 

14. Помехи в линиях связи с большой погонной емкостью или индуктивностью.

В отличие от длинных линий, в коротких линиях отражение отсутствует.

Общая схема появления помех в коротких линиях:

Это эквивалент линии связи, шины питания и источника помех. Перекрестная помеха образуется за счёт ёмкости между проводниками и взаимной индуктивности между ними.

U_вх= U_вых+е_пер+Е_пш

В короткой линии связи может присутствовать погонная L и C.

 

Помехи в линиях связи с большой погонной С.

В реальной схеме такая ситуация может быть при применении объемного или печатного монтажа одиночными проводниками, расположенными над заземленной поверхностью.

Общая емкость линии С_л=С_л’*l (l-длина линии)

С_вых - выходная емкость источника.

С_л - емкость линии

С_л’ – погонная емкость линии.

С_вх-?

R_вх=R_вх’/N

C_вх=С_вх’/N

C_экв=С_вых+С_л+С_вх

τ =(R_вых||R_вх)С_экв

Поскольку R_вх>R_вых всегда, то

τ=R_вых*С_экв, τ_{задержки}=0,69R_выхC_экв

Большая собственная емкость линий наносит наибольший вред при использовании маломощных интегральных схем.

 

Влияние индуктивности L.

Эквивалентная схема: τ=L_л/R=L_л/(R_вх+R_вых)=L_л/R_вх

τ _{задержки}=0,69L_л/R_вх

Наибольший вред – при применении быстродействующих интегральных микросхем с большими перепадами тока..

15. Зависимость амплитуды и длительности помехи от длины линии и длительности фронта импульса.

Из определения короткой линии следует, что время распространения сигнала много меньше длительности переднего фронта импульса.

Если обозначить постоянную времени пассивной цепи, то можно записать неравенство:

Зависимость времени распространения от параметров линии:

При использовании мощных схем имеет малую величину. Волновое сопротивление здесь порядка 50-100 Ом. и тоже малы, поэтому выражение:

Для выполнения неравенства (*) необходимо, чтобы:

И напряжение помехи при этом будет:

При использовании маломощных схем с выходным сопротивлением гораздо больше волнового (порядка 1кОм) напряжение помехи будет равно:

При использовании маломощных ИС амплитуда помехи практически не зависит от длины линии, поскольку:

При использовании мощных схем амплитуда помехи пропорционально длине ЛС. Поскольку пропорциональна длине линии. В этом случае длительностьимпульса помехи не зависит от длины линии, так как постоянная времени этой цепи определяется длительностью заднего фронта помехи и либо либо близка к ней.

В маломощных ИС длительность зависит от длины ЛС. Здесь ситуация прямо противоположная. В данном случае есть влияние питающей цепи. Здесь 2 стадии питания цепи: до достижения максимума и далее. Длительность первой стадии импульса помехи равна переднему фронту импульса. На этой стадии наблюдается рост запирающей помехи до окончания фронта импульса в активной линии. Амплитуду помехи можно вычислить на интервале времени равном длительности фронта. На второй стадии изменение напряжения в пассивной линии обусловлено перезарядом емкостей входной выходной линии. Напряжения изменяются в данном случае по экспоненциальному закону.

 

Для индуктивных и емкостных помех при длительность помехи практически не зависит от длины линии и равно . Если амплитуда не зависит от длины линии, то вторая стадия полностью определяет длительность помехи, которая возрастает пропорционально длине линии.

Существенное влияние на параметры помехи оказывает количество нагрузок в линии. С ростом количества нагрузок в пассивной линии уменьшается и увеличивается в связи с чем амплитуда помех уменьшается. Увеличение количества нагрузок в активной линии приводит к увеличению переключающего тока и индуктивная компонента помехи возрастает. Емкостная же помеха снижается из-за уменьшения крутизны фронта, а это в свою очередь связано с ростом ёмкости нагрузки, то есть . А также от логического перепада. Вследствие этого зависимость является более сильным при согласном включении линии, когда компоненты помехи имеют разные знаки.

 

 

16. Принципы возникновения помех в печатных платах.

Все цифровые схемы соединяются через шины питания, которые как и источник питания имеют конечный импеданс. Появление импульсных помех в шинах питания вызвано процессами коммутации цифровых схем при переходе из одного логического состояния в другое, и привести к сбою в работе цифрового устройства.

Печатные платы являются основным видом коммутационных плат, применяемых для создания электронной аппаратуры.

Виды компановки:

1. Произвольная

2. Компланарная (2 проводника в 1 плате), уменьшается активное, возрастает реактивное сопротивление.

3. Параллельная

4. Заземляющий: используются в многослойных печатных платах (2, 3 слоя, до 7).

Наименее возможный импеданс шин питания достигается при использовании многослойного печатного монтажа. При использовании двухслойных печатных плат часто применяют такую схему:

Это упрощает разведение сигнальных проводников.

Помехи в цепях питания возможны из-за падения напряжения на активном сопротивлении шин питания при протекания по ним постоянных токов, а также возможно возникновение ЭДС самоиндукции про протекании импульсных токов. Первый вид помех – статические помехи, второй – динамические (импульсные), а помехоустойчивость соответственно статическая и динамическая.

Статическая помеха = Σ падений напряжений на единичном проводе от каждого элемента.

Rш1=Rш2=…= Rшn I1=I2= In

 

 

17. Методы повышения помехоустойчивости в коротких линиях связи. Паразитные колебания.

Применение триггер Шмиддта

В этом случае фронт может быть даже лучше исходного но возможно задержки и временные несоответствия в импульсном сигнале. Напряжение отпирания и запирания различно — могут быть временные несоответствия. Этот метод является высокоэффективным, но накладывает жесткие требования на временные соотношения и чаще используется, когда необходимо сформировать фронт.