Book6 (1000296), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 6.8. Зависимости эффективности экранирования немагнитными и магнитными
металлами от частоты при d = 1 м, t = 1 мм (кривые 1 — для меди; кривые

2 — для стали с ц = 1000; кривые 3 — для стали с ц = 100):

а — для электрического поля; б — для электромагнитного поля;

в — для магнитного поля

фективность экранирования оказывается наименьшей на низких часто-
тах. Поэтому экранирование ИП, создающего низкочастотное магнит-
ное поле, наименее благоприятно.

Многослойное экранирование. Многослойные комбинированные
конструкции экранов, состоящие из последовательно чередующихся
слоев, выполненных из немагнитных и магнитомягких металлов, приме-
няются для обеспечения высокой эффективности экранирования в ши-
роком частотном диапазоне. В многослойных экранах, составленных из
металлов с различными характеристическими сопротивлениями
Z_C1≠Z_C2≠…… ≠Z_сп , используется система многократных отражений
(рис. 6.9). В результате экран, состоящий из нескольких тонких слоев
различных металлов, особенно в низкочастотной области, обладает
большим экранирующим действием по сравнению с однородным экра-
ном той же толщины.

Основные рекомендации по проектированию многослойных комби-
нированных экранов [30]:

257

Рис. 6.9. Отражение

электромагнитной энергии

в трехслойном экране

1. Многослойную конструкцию следует
   применять для магнитного насыщения эк-
   рана и обеспечения линейного режима его
   работы.

2. Внутренние слои многослойного экра-
   на для обеспечения большего экранирую-
   щего действия и достижения минимальных
   потерь, вносимых в экранируемые узлы
   РЭС, следует выполнять из немагнитных
   металлов.

3.Применение диэлектрических прокла-
док, воздушных зазоров между металлическими слоями может приводить к повышению К( п) _в

в случае, если их

толщина значительно превышает толщину металлических слоев.

4. Конструктивно многослойные экраны в РЭС достаточно сложны
и громоздки. Поэтому при проектировании следует рассмотреть воз-
можные способы изменения компоновки РЭС для снижения влияния
помехонесущего электромагнитного поля, а также найти пути повыше-
ния эффективности экранирования однослойного экрана.

6.3. Фильтрация

Фильтрация является основным средством ослабления кондуктив-
ных помех, создаваемых в цепях питания и коммутации постоянного и
переменного токов РЭС. Предназначенные для этой цели помехоподав-
ляющие фильтры позволяют снижать кондуктивные помехи как от
внешних, так и от внутренних источников. Эффективность фильтра-
ции определяется вносимым затуханием фильтра [31]:

где ủ₁, İ₁ напряжение и ток нагрузки в исходном состоянии;
ủ₂, İ₂ — напряжение и ток помех на нагрузке в цепи с фильтром.

К фильтру предъявляются следующие основные требования:
обеспечение заданной эффективности S в требуемом частотном диапазоне (с учетом внутреннего сопротивления и нагрузки электрической цепи);

ограничение допустимого падения постоянного или переменного
напряжения на фильтре при максимальном токе нагрузки;

258

обеспечение допустимых нелинейных искажений питающего напря-
жения, определяющих требования к линейности фильтра;

конструктивные требования — эффективность экранирования, ми-
нимальные габаритные размеры и масса, обеспечение нормального теп-
лового режима, стойкость к механическим и климатическим воздейст-
виям, технологичность конструкции и т.д.;

элементы фильтра должны выбираться с учетом номинальных то-
ков и напряжений электрической цепи, а также возможных возникаю-
щих в ней бросков напряжений и токов, вызванных нестабильностью
электрического режима и переходными процессами.

Основные рекомендации по применению помехоподавляющих эле-
ментов и фильтров РЭС следующие.

Конденсаторы. Применяются как самостоятельные помехоподав-
ляющие элементы и как параллельные звенья фильтров. Конструктив-
но помехоподавляющие конденсаторы делятся на:

двухполюсные типа К50-6, К52-1Б, ЭТО, К53-1А;

опорные типа КО, КО-Е, КДО;

проходные некоаксиальные типа К73-21;

проходные коаксиальные типа КТП-44, К10П-4, К10-44, К73-18,
К53-17;

конденсаторные блоки.

Основной характеристикой помехоподавляющего конденсатора яв-
ляется зависимость его импеданса от частоты. Для ослабления помех в
диапазоне частот примерно до 10 МГЦ можно использовать двухпо-
люсные конденсаторы с учетом малой длины их выводов. Опорные по-
мехоподавляющие конденсаторы применяются до частот порядка
30...50 МГц. Симметричные проходные конденсаторы используются в
двухпроводной цепи до частот порядка 100 МГц. Проходные конден-
саторы работают в широком диапазоне частот примерно до 1000 МГц.

Индуктивные элементы. Применяются как самостоятельные эле-
менты подавления помех и как последовательные звенья помехоподав-
ляющих фильтров. Конструктивно наиболее распространены дроссели
следующих видов: витковые на ферромагнитном сердечнике; безвитко-
вые.

Основной характеристикой помехоподавляющего дросселя являет-
ся зависимость его импеданса от частоты. На низких частотах рекомен-
дуется применение магнитодиэлектрических сердечников марок ПП90
и ПП250, изготовленных на основе μ-пермаллоя. Для подавления по-
мех в цепях аппаратуры с токами до 3 А рекомендуется использовать
высокочастотные дроссели типа ДМ, при больших номинальных значе-
ниях токов — дроссели серии Д200.

259

Фильтры. Керамические проходные фильтры имеют миниатюрную
конструкцию и позволяют эффективно подавлять помехи в широкой
полосе частот.

Высокочастотные проходные керамические фильтры типа Б7, Б14, Б23
предназначены для подавления помех в цепях постоянного, пульсирую-
щего и переменного токов в диапазоне частот от 10 МГц до 10 ГГц. Конст-
рукция таких фильтров представлена на рис. 6.10. Вносимое фильтрами
Б7, Б14, Б23 затухание в диапазоне частот 10... 100 МГц возрастает прибли-
зительно от 20...30 до 50...60 дБ и в диапазоне частот свыше 100 МГц пре-
вышает 50 дБ.

Керамические проходные фильтры типа Б23Б построены на основе
дисковых многослойных керамических конденсаторов и безвитковых
ферромагнитных дросселей (рис. 6.11). Безвитковые дроссели пред-
ставляют собой трубчатый ферромагнитный сердечник из феррита
марки 50В4-2, одетый на проходной вывод. Индуктивность дросселя
составляет 0,08...0,13 мкГн. Корпус фильтра выполнен из керамическо-
го материала УФ-61, имеющего высокую механическую прочность.
Корпус металлизирован слоем серебра для обеспечения малого пере-
ходного сопротивления между наружной обкладкой конденсатора и за-
земляющей резьбовой втулкой, с помощью которой осуществляется
крепление фильтра. Конденсатор по наружному периметру припаян к
корпусу фильтра, а по внутреннему — к проходному выводу. Гермети-
зация фильтра обеспечивается заливкой торцов корпуса компаундом.

Рис. 6.10. Конструкция керамиче-
ского проходного фильтра типа Б7:

1. — сегнетокерамическая трубка;

2. —крепежный фланец;

3. — внутренняя обкладка;

4. — внешняя обкладка;

5. — безвитковой дроссель;

6. — токонесущий стержень

Рис. б.П. Проходной фильтр типа Б23Б:

1. — резьбовая втулка;

2. — корпус;

3. — феррит;

4. — металлизация;

5. — конденсатор;

6. — компаунд;

7. —токонесущий стержень

260

Номинальные емкости фильтров — от 0,01 до 6,8 мкФ, номинальное на-
пряжение 50 и 250 В, ток — до 20 А. Габаритные размеры фильтра: длина
25 мм, диаметр 12 мм. Вносимое фильтрами Б23Б затухание в диапазоне
частот от 100 кГц до 10 МГц возрастает приблизительно от 30...50 до
60...70 дБ и в диапазоне частот свыше 10 МГц превышает 70 дБ.

Для бортовых РЭС перспективным является применение специаль-
ных помехоподавляющих проводов с ферронаполнителями, имеющи-
ми высокую магнитную проницаемость и большие удельные потери.
Так, у проводов марки ППЭ вносимое затухание в диапазоне частот
10...1000 МГц возрастает с 6 до 128 дБ/м. Известны конструкции много-
штыревых разъемов, в которых на каждый контакт устанавливается по
одному П-образному помехоподавляющему фильтру. Габаритные раз-
меры встроенного фильтра: длина 9,5 мм, диаметр 3,2 мм. Вносимое за-
тухание фильтром в 50-омной цепи составляет 20 дБ на частоте 10 МГц
и до 80 дБ на частоте 100 МГц.

Фильтрация цепей питания цифровых РЭС. Импульсные помехи
в шинах питания, возникающие в процессе коммутации цифровых ин-
тегральных схем (ЦИС), а также проникающие внешним путем, могут
приводить к появлению сбоев в работе устройств цифровой обработки
информации.

Для снижения уровня помех в шинах питания применяются следую-
щие схемно-конструкторские методы:

уменьшение индуктивности шин «питание» с учетом взаимной маг-
нитной связи прямого и обратного проводников;

сокращение длин участков шин «питание», которые являются общи-
ми для токов от различных ЦИС;

замедление фронтов импульсных токов в шинах «питание» с по-
мощью помехоподавляющих конденсаторов;

рациональная топология цепей питания на печатной плате.

Увеличение размеров поперечного сечения проводников приводит к
уменьшению собственной индуктивности шин, а также снижает их ак-
тивное сопротивление. Последнее особенно важно в случае шины «зем-
ля», которая является обратным проводником для сигнальных цепей.
Поэтому в многослойных печатных платах желательно выполнять ши-
ны «питание» в виде проводящих плоскостей, расположенных в сосед-
них слоях (рис. 6.12, а).

Навесные шины питания, применяемые в печатных узлах на цифро-
вых ИС, имеют большие поперечные размеры по сравнению с шинами,
выполненными в виде печатных проводников, а следовательно, и мень-
шие индуктивность и сопротивление. Дополнительными преимущест-

261

Рис. 6.12. Конструкции шин питания: а — в виде проводящей плоскости;

б — навесные; в — двухслойная навесная; г —комбинированная навесная;

/ — шина питания; 2 — изоляция; 3 — медные проводники

вами навесных шин являются: упрощение трассировки сигнальных це-
пей, повышение жесткости печатных плат за счет создания дополни-
тельных ребер, выполняющих также роль ограничителей, которые пре-
дохраняют ИС и навесные ЭРЭ от механических повреждений при мон-
таже и настройке изделия (рис. 6.12, б).

Высокой технологичностью отличаются шины «питание», изготов-
ленные печатным способом и крепящиеся на печатной плате верти-
кально (рис. 6.12, в). Известны конструкции навесных шин, устанавли-
ваемых под корпусами ИС, которые располагаются на плате рядами
(рис. 6.12, г) и играют роль дополнительного теплоотвода. Рассмотрен-
ные конструкции шин «питание» обеспечивают также большую погон-
ную емкость, что приводит к уменьшению волнового сопротивления
линии «питание» и, следовательно, снижению уровня им-
пульсных помех.

Разводка питания ИС на печатной плате должна осуществляться
не последовательно (рис. 6.13, а), а параллельно (рис. 6.13, б). Необ-
ходимо использовать разводку питания в виде замкнутых контуров
(рис. 6.13, в). Такая конструкция приближается по своим электриче-
ским параметрам к сплошным плоскостям питания. Для защиты от вли-

262

Рис. 6.13. Разводка шин питания: а — последовательная;
б — параллельная; в — в виде замкнутых контуров

Характеристики

Список файлов книги