Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Влияние емкостной нагрузки можно снизить правильным согласованием параметров линии связи, входных, выходных цепей и передаваемых сигналов. В зависимости от емкости кабелей определяется скорость передачи данных, Перекрестные помехи порождаются взаимовлиянием близлежащих линий, передающих сигналы. Борьба с перекрестными помехами осуществляется запрещением параллельного расположения близких и длинных сигнальных линий, расположением между такими линиями экранирующих заземленных проводников, применением коаксиальных кабелей и витых пар. Электромагнитные наводки создаются внешними полями.
Борьба с ю>ми ведется конструктивными методами — экранированием устройства. Передача сигнала непосредственно с элементов 2ТЛ. В случае, ко.';:а сигнал передается по витой паре, плоским или коаксиальным кабелем средней длины, можно использовать непосредственную передачу от 5-вольтовых цифровых элементов — ТГЛ или КМОП с выходными буферами.
Как это обьишо делается, показано на рис. 21.11. 306 ггл Рнс. 21.11. Сопряжение элементов ТТЛ с линиями средней длины На первой схеме выход в линию производится через буферный элемент (в ' "':=))мчав)тве него может быть использован элемент с открытым коллектором), а на ','-;,.'.~шде для повышения помехоустойчивости используется ТТЛ вЂ” триггер Шмит":"'.)я4::Йрн высоком уровне помех можно применить замедляющую АС-цепь как ',:;,жзназвио на второй схеме. Постоянная времени (и скорость передачи) выбирает" ":"'вс))такой, чтобы обеспечить достаточно хорошую помехоустойчивость.
В этой з:::свеме триггер Шмитта необходим Дифференциальные лини связи. Можно получить значительно более высо ;; 'нь))й поыехоустойчивость, применяя для связи по витой паре проводов дифферен! ";,'.~а1а)зьные сигналы в сочетании с дифференциальным приемником (рис. 21.12) С помощью двух ннверторов на элементах ТТЛ в этой схеме формируют";...;"~зййрямой н инверсный сигналы для передачи по витой паре проводов, а линей,;:-;-'„$)йй'Входной дифференциальный приемник восстанавливает уровни сигналов ~,'::;~КЛПрнемником сигнала в этом случае служит дифференциальный усилитель -:::.')1)йздомпаратор, На его верхнем входе действует напряжение Усищ+ Улочек, а !="Наннжнем напряжение асио~ - Упомяхл.
Дифференциальный приемник воспри .;..)$йМФет разность напряжений между входами, которая равна 2 Усягл и не содср:,,з.Ъ~)~:напряжение помех. Перекрестные помехи в данном случае также значи.:!'$ЙЬно ослабляются, поскольку появляются в обоих проводниках близкими по ,'''~"".,'4~Липине, так что нх разность, ощущаемая приемником, мала Рис. 21.12. Передача сигнала по дифференциальной линии связи 307 выхода из одного состояния в другое через такую нагрузку протекает довольно большой ток, величина которого завит от скорости нарастания напряжения и величины паразитной емкости.
Этот ток протекает по шине земли, производя импульсные помехи. В синхронных схемах, где несколько элементов переключаются одновременно, проблема паразитных выбросов еще более серьезна. В печатных платах больших размеров с протяженными соединениями и шинами заземления выбросы тока могут приводить к ощутимым неприятностям. Для снижения уровня помех лучше всего использовать массивные шины .
земли (чтобы получить малые величины индуктивности) и наикратчайшие связи. Наличие фильтрующих конденсаторов обязательно. Естественно, конденсаторы должны иметь малое сопротивление для высокочастотных сигналов, поэтому для фильтрации берут те конденсаторы, которые имеют малые паразитные индукгивности.
Хороший эффект дает параллельное подключение конденсаторов с большой емкостью (у них обычно большая паразитная индукти в- ность) н малоемкостных конденсаторов с малой паразитной индуктивностыо. Помехи в сигнальных линиях. При передаче сигнала по кабелю важную роль играет влияние емкостной нагрузки на высокочастотные сигналы, перекрестные помехи, электромагнитные наводки, а также на "эффекты длинной линии" (отражения от несогласованной нагрузки). В связи стем, что линии из отдельных проводников подвержены действию помех, для Связи с удаленными устройствами используются витые пары или коаксиальные кабели.
Наилучшим способом передачи является оптоволоконный кабель, исключающий воздействия электромагнитных помех, но он дорог. Влияние емкостной нагрузки можно снизить правильным согласованием параметров линии связи, входных, выходных цепей и передаваемых сигналоа. В зависимости от емкости кабелей определяется скорость передачи данных. Перекрестные помехи порождаются взаимовлиянием близлежащих линий, передающих сигналы. Борьба с перекрестными помехами осуществляется запрещением параллельного расположения близких и длинных сигнальных линий, расположением между такими линиями экранирующих заземленных '. проводников, применением коаксиальных кабелей и витых пар.
Электромагнитные наводки создаются внешними полями. Борьба с ними ведется конструктивными методами-экранированием устройства. Передача сигнала непосредственно с элементов УТЛ. В случае, когда сигнал передается по витой паре, плоским или коаксиальным кабелем средней длины, можно использовать непосредственную передачу от 5-вольтовых цифровых элементов — ТГЛ или КМОП с выходными буферами. Как это обьшно делается, показано на рис.
21.11. 306 Рис. 21.11. Сопряжение элементов ТТЛ с линиями средней длины ;::,::,: На первой схеме выход в линию производится через буферный элемент (в ..ййввртве него может быть использован элемент с открытым коллектором), а на ,-;-:~1)годе для повышения помехоустойчивости используется ТТЛ вЂ” триггер Ш ми г;:,,:ф~, агри высоком уровне помех можно применить замедляющую ЯС-цепь как '!;~2гягаузвно на второй схеме. Постоянная времени (и скорость передачи) выбирает -'::: й)::такой, чтобы обеспечить достаточно хорошую помехоустойчивость.
В этой ,':"' '~р1Е1ИЕ триггер Шмитта необходим Дифференциальные лини связи. Можно получить значительно более высо-~таз йомехоустойчивость, применяя для связи по витой паре проводов дифферен ':::, 4яуа)зьиьге сигналы в сочетании с дифференциальным приемником (рис. 21.12) С помощью двух инверторов на элементах ТТЛ в этой схеме формируют""::Сдти)ямой и инверсный сигналы для передачи по витой паре проводов, а линей,'::,)йяйгвходной дифференциальный приемник восстанавливает уровни сигналов :";.:"',: 4~$Я;Приемником сигнала в этом случае служит дифференциальный усилитель '~'.„' з1тигкрмпаратор, На его верхнем входе действует напряжение Усягчч- Улс«.мч а : ." 'Фвз1ижнем напряжение Юсиа - Улсмгхв. Дифференциальный приемник воспри- ', «:"'Ю)карт разность напряжений между входами, которая равна 2Усягн и не содер- ,~~;;;;:~Ф1Фг'иапрвкение помех.
Перекрестные помехи в данном случае также значи- ,'",'-',,"~34)1рно ослабляются, поскольку появляются в обоих проводниках близкими по ,""::4)","рнчине, так что их разность, ощущаемая приемником, мала '!~!!':,"'!,'-:- Р .21 12 и р ц фф р г 307 Эта схема обеспечивает высокую степень подавления синфазных помех ':,' " и хорошо восстанавливает логические уровни сигналов, искаженные при пе- ! редаче по линии связи.
Форма показанных иа рисунке сигналов позволяет ..: ':,', понять, засчет чего обеспечиваетсяотносительно неискажениаяпередача;от. "---, дельные сигналы, несмотря на появление колебаний и искажение фронтов, остаются монотонными, так как отсутствует обратная„отраженная волна, Для лучшего подавления электромагнитных помех одним нз эффектна ных способов является увеличение мощности сигнала относительно мощнос- .
ти помех. Для этого используется способ передачи с помощью токовых сигналов. Элементы типа 758110 или МС3453 имеют коммутируемые токовые "; выходы (отвод тока).„их можно исполыювать как в однопроводной схеме„так и в рассмотренной выше дифференциальной. На рис. 20.13 показан вариант '', ', дифференциальной связи с токовыми формирователями. и Рис. 20.13. Дифференциальный токовый передатчик В качестве приемника можно использовать дифференциальный усили- ' тель или компаратор, который может использоваться как в схемах с нормаль- ' ной нагрузкой линии, так и с согласованной парной нагрузкой на обоих концах линии. Подобная простая схема связи позволяет передавать данные со скоростью свыше 1 Мбит,'с по линии длиной 500 м, а для линии длиной порядка 100 м скорость может достигать 10 Мбит/с.
Линии связи с гавьваничвскимиразвязками. Зачастую электронные блоки, межлу которыми нужно передавать информация, находятся на значится~ ных расстояниях. В этом случае схемные земли двух устройств могут иметь разные потенциалы. Тогда при соединении схемных земель в образующемся замкнутом контуре могут возникнуть импульсные сигналы, небезопасные для соединяемых устройств. Далее, нередко электронные приборы управляют работой мощных высоковольтных агрегатов и лрн аварийных пробоях изоляция высокис напряжения могут полностью выводить их из строя.
Кроме то1 о, а электрически связанных цепях возникают перекрестные помехи, помехи по цепям питания н тд. 308 ~::::; ='::;,:,'.,Дня обеспечения электробезопасности аппаратуры и борьбы с помехами =, ":,':::::,"дгйстуюиспользуются линии связи с гальваническими развязками. Простеи- .
"„'~~. схема линий с оптронной развязкой показана на рис. 21.14 1-~5в Рис. 21.14, Линия связи с гальванической развязкой Используя фототранзистор в качестве приемника, можно получить вы',.;:,';.,:явдной сигнал, совместимый с ТТЛ-схемами а) ' '„: Формирователи длл коаксиального кабеля. Благодаря полному экрани'.:!:;.'воиащио коаксиальный кабель обеспечивает высокую помехозашишенность ;:,",(щщиту от взаимных помех). Промышленность выпускает несколько разно";.,': видьтостей пар передатчик/приемник, предназначенных для работы по кабелю :;-"-;;" ':Прймер такой схемы приведен на рис. 21.15 '-.;-;:,-';:::.::::.:„Кабель нагружен на характеристическое сопротивление, в данном слу;.:~;:,":,.~..51 Ом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
