Л1-Савельев, Овчинников - Конструирование ЭВМ и систем - 1984 год, страница 19

Наиболее простой прием— сокращение длины участка взаимодействия связей. РассмотРим пРимеР опРеделениЯ Рпс. о.!7. Взаимодействующие цепи связи допустимой длины участка при встречном включении (а) и их фраг. взаимодействия. менты <б) Таблица 5.2 Деяустнная зззнняз» емкость Допустимая зззнннзя емкость и е 8 я к н я а йх ! к ее чяа х х,ей я, с" ьй ех яя из се я а „он дзя сбоя схеяы пан рззкнчных деятельностях сигнала хяя сбоя схемы поя рззлнчзых Лянгекьнссгях сигнала з. о б тз.ср 3 1з ср 4 тз ср З за.сп Зтзср Зта р з.ср ного пооиоаиикя ЕУ= 05 мм; Ен = = 30 1О-' Ги; !'Йфт = 0,2 10' А!о; гч = 5 — число одновременно переключаемых схем (Э2 — Э ); лг = 2 — число разъемов и управляющей цепи; лз = = 1 — число иоитактои разъема, отиеденных под управляющую пепь.

137 138 155 211 217 80 80 50 30 20 80 80 60 30 20 40 40 40 20 10 40 15 15 12 25 20 70 50 25 30 50 65 15 15 25 15 В 50 30 20 20 40 45 70 50 25 35 50 60 104 106 114 130 133 136 20 6 !О 4 10 6 5 5 10 10 5 аа ('ааа Рис. 5.18. Схема возникновения по- мехи по цепи управлении Рис. 5АО.Топология несекционированной (о) и сеициоиироиаииой (б) цепей управления Ответ.

(хен =- О,В м. $5.5. ПОМЕХИ ПО ЦЕПЯМ УПРАВЛЕНИЯ И ПИТАНИЯ 95 П р я м е ч з н к е. Гз „вЂ” среднее креня задержки рзсзрестренензя сягнззе. Пример 5.3. Определить допустимую длину участка изаимодейстиии дла микросхем серии 155 при преобладании смкостиой наводки для случая ложного срабатывания. Проводники расположены иа поверхности двусторонней печатной платы, ширина проиодиикои Ег = 0,3 мм, зазор между ними г( = 0,3 мм. Печатная плата — лакированная.

Р е ш е и и е. По табл. 5.1 определяем Сзе = 0,75 10-гз Ф!м. Из табл. 5.2 дла серии 155 допустимаи взаимная емкость Сз поп = 60 1О-тз Ф. Тогда !д п=.Сз.поп!Сне=60'!О тз!(0,75 10 е)=0,8м. Помехи по цепям управления и питания возникают из-за паразитной связи через общее сопротивление цепей управления и шии литания и «земли» и определяются иидуктивностью линий связи. Помехи по цепям управления. Помеха данного вида образуется в результате переходных процессов, происходящих в управляющих линиях и связана с особенностями работы схем ТТЛ. Рассмотрим один из вариантов схемы (рис. 5.18), в которой возникает такая помеха (см.

123)). В этой схеме входы 2 элементов Э2 — ЭМ подключены к управляющему элементу Э7, расположенному на другом ТЭЗ. Пусть на входах! и 2 всех элементов Э2 — ЭМ низкий потенциал (логический «0а). Все переходы эмиттер-база входных транзисторов открыты. Подадим на контакты А2 — АМ высокий потенциал (логическую «1з). Тогда соответствующие переходы эмнттер — база закрываются, а входные токи переключаклся во вторую входную цепь. Протекая по управляющей линии, эти токи суммируются и генерируют иа входах 2 всех элементов помеху положительной полярности.

Амплитуда помехи (7.,„= С.,„. ~ ),1(„, (5.42) где ьзки — эквивалентная индуктивность управляющей линии (в Е,„, входят индуктивность печатного проводника и контактов разъемов); л 271 — суммарный ток элементов Э2 — ЭМ. т 1 Пример ЕЛ. Оценить Ол дла рассматрииаемой схемы (рис. 5.!8). Пусть виутриблочиые соединения выполнены печатными проводниками иа объединительной плате.

Рассчитаем отдельно Ол„г в печатных проводниках и контактах Разъемов (Оао„н пр и Ол,г. „, Р). — Пусть 1н пп = 0,12 и; ши ииа печат- ТЭЭ 2 1 ТЭЭ! Реше е ш е и и е. По гРафику (см. рис. 5.7) находим для печатного проводника Еоп нр = 1 67 10-е Ги7м По (5 42) определяем и-. =Е ! У1'Нф! — — 167 10 О 12502!Π— 02В Е1лсг.к р=лг(Ея1лз)'П гефт=2.30 1О з 5 0 2 !Ос=0 06 В, Отнят, (7~т „р =- 0,2 В; Олог к р — 0,06 В. Помеха У о„трудно устранима схемиыми методами. Для ее уменьшения необходимо сокращать длину управляющей цепи, длину общих участков протекания токов посредством секционирования, число разъемов в ней, а также увеличивать число контактов, отводимых под данную цепь.

На рис. 5.19, а, б показана топология несекционированной и секциоиироваииой цепей управления соответственно, причем секциоиироваиие получено переназначением контакта разъема. Заметим, что в данном случае амплитуда помехи ЕЕ „, для секциоиированной цепи составит 0,6 ЕЕльт для несекционированной.

Помехи по шинам питания. Мы рассмотрели некоторые помехи, возникающие в сигнальных цепях связи элементов ЭВМ. В электрических соединениях элементов ЭВМ имеется еще один класс связей— шины питания. Оии также могут быть источником различного рода помех. В статическом состоянии по шинам питания протекают стационарные токи, вызывающие постоянное падение напряжения. При работе устройств ЭВМ происходит переключение элементов из одного логи- Таблица 5.3 допустнмаа индуктнаность шины аааамланиа Ь ° ) О< 1Гн) прн импульсном доп' токе, Л а ка ах 5 пк а Оно о,оа О, 00 0,)0 О,ЕО 0,)З О, )4 О,)0 О,)т 0,25 0,20 0,08 0,36 0,55 0,04 0,04 0,32 0,15 0,15 104 106 114 130 133 136 155 0,10 0,40 0,80 0,14 0,14 0,44 0,20 0,06 0,30 0,44 0,11 0,44 0,27 0,27 0,80 0,25 0,25 0,33 0,63 0,63 0,45 0,54 0,54 0,40 0,46 0,45 0,36 0,16 0,10 0,23 0,12 ческого состояния в другое н вследствие этого процесс переключения токов.

Шины питания„как и любая линия связи, имеют паразитиые параметры: взаимные емкость и индуктивность с соседними линиями связи, собственные емкость и индуктивность. Искажение сигналов при взаимодействии линий связи было проанализировано выше. Рассмотрим помехи по цепям питания из-за переходных процессов в п)ниах, возникающих вследствие изменения тока.

Переходной процесс в шине питания приводит к колебанию напряжения. Эти колебания, попадая на вход логических элементов, могут привести — г-- — — — — к ложному срабатыванию. 7332 ~)/епь/ гзз/ 34 На рис. 5.20 показано соединение логических элементов, расположен- 1 1 ных иа двух различных ТЭЗ. Пусть 3 сигнал с элемента ЭЗ одновременно !1/ЕЕЬ)7~ абп переключает А/ элементов 34 — Эм. Рассмотрим возиикнонение помехи в цепи //, в которой элемент Э1 — управляющнй, а элемент 32 — чувствительный.

Амплитуда помехи (/„„, опредеРис, 5.20. Схема возникновения ляется по (5.42). Помеха (/,„т может помехи Г/пат быть как положительной, так и отри- цательной полярности. Положительная помеха попадает на вход чувствительного элемента 32 через вывод «земля» и выходную цепь элемента Э1, находящегося в состоянии логического «О».

Отрицательная помеха (/ „, попадает на вход чувствительного элемента 32 через вывод питанйя и выходную цепь элемента 31, находящегося в состоянии логической «/». В выражении для (/пн, параметром, которым может варьировать конструктор, является /,„„. В нее входят индуктивность печатного проводника или навесной шины и разъемных контактов питания и «земли». Индуктивность печатного проводника питания и «земли» конструктор может уменьшить за счет увеличения его площади (рекомендованная ширина шин питания 2 — 8 мм). В табл.

5.3 приведены эксперимен- тальные значения допустимой индуктивности шины «земля», при которой еще не происходит срабатывание микросхемы от помехи (/,ш, (см.[16)). Пользуясь данными таблицы и графика зависимости индуктивности печатного проводника от его ширины (см. рис. 5.7), можно определить допустимую длину шин питания и «земли» при определенной их ширине. и/ Рнс.

5.21. Схема несекционированной (а) и сенционированной (б) Разводки питания и «земли» и вариант топологии слоя питания 1 н земли 2 при секционировапной разводке (е) ПРимеР 5.5. Определить допустимую длину печатной шины <земля» для микросхем серии ! О5 при следуюших исходных данных: ширина шины <земля» )Гт =- 6 мм, суммарный импульсный ток О,!0 А. Р е ш е н и е, По табл. 5.3 определяем дд„= 0,36 10-а Гн, далее по графику, показанному иа рис. 5.7, находим /.„= 0,009 10-а Гн/м, тогда /д„ = 0,36 10-а/(0,009 10-") = 0,4 и. Ошеет.

/ „= 0,4 м, Индуктивность уменьшается при использовании сплошных металлизированных (или сетчатых) поверхностей в многослойных печатных платах, применяемых в ТЭЗ или панели. Если межячеечный монтаж в панели осуществляется не с помощью МПП, то к панели крепится фольгированный текстолит («земля»). К нему припаиваются все вы- е воды «земля> контактов разъемов. с< . другой способ уменыпения помехи по ши- 2 нам питания — сокращение длины общих участков протекания токов по этим шинам посредством их секционирования. На рис. 5.21 показаны несекционированная (а) и секционированная (б) схемы разводки питания н топологический рисунок (в) слоя питания и ния и «земли» в ТЭЗ ЕС ЭВА4 95 «земли» при секционироваиной разводке для четырехслойной печатной платы. Для уменьшения помех по шинам питания используют конденсаторы развязки.

Конденсаторы 2 устанавливают между шинами питания 3 и «земли» 1 вблизи мест присоединения элементов к этим шинам (рис. 5.22). Тип и значения емкости Ср можно выбрать по выражениям: Ср кв' ((!фп) /Еэкв) (5.43) Ек ~ ~(/-«к в/(!фп)), (5.44) где /с„— модуль сопротивления конденсатора развязки; п — кратность уменьшения помехи. Основную долю в /экв вносит индуктивность контакта разъема.