Диссертация (1136166), страница 67

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

Текст из файла (страница 67)

Линия задержкипостроена на трех логических элементах 3И-НЕ в составе DD3, элемент И выполненсоставнымнадвуханалогичныхэлементахмикросхемыDD4.Керамическиеконденсаторы С1 — C4 емкостью 0,22 мкФ служат для блокирования распространенияпомех, возникающих в цепи питания при переключениях в ИМС, и должныустанавливаться вблизи каждой из микросхем. ФСС имеет два выхода, что соответствуетструктурной схеме, приведенной на рис.

4.13.Из изложенного следует, что схема ФСС отвечает всем предъявленным вышетребованиям. Его конструкция включает в себя печатный узел, корпус с опорнымистойками, разъемы для подключения электропитания, источника входного сигнала инагрузок. На печатном узле размещаются все элементы, входящие в схему на рис. 4.14, заисключением разъемов для внешних подключений.

Топология печатной платыизображена на рис. 4.15. Ее особенностью является заниженная плотность трассировки,которая достигнута путем значительного разноса интегральных компонентов. Несмотряна то, что это не соответствует общепринятым правилам проектирования, в данном случаеэто необходимо, иначе в месте размещения измерительной площадки уровень фонового297радиошума может оказаться выше радиопомех, формируемых ТРЭС.

Увеличение длиныпечатных проводников позволяет повысить уровень излучаемых радиопомех.DD3.1DD1.213&2&49DD3.21658DD3.311&298&121013DD1.3311&5612R24XS4«Выход 1»&10XS2«Питание»R313-+XS3«Выход 2»XS1«Вход»DD1.1DD2.1413&5R1С1DD2.36VT112R43С2&1110С3R5К выв. 14DD1 – DD4С4К выв. 7DD1 – DD48&DD4.1291DD2.21112DD1-DD4 К1561ЛА9VT1КП501А13R1МЛТ-2, 51 ОмR2-R5МЛТ-0,25, 10 кОмС1-С4К10-17Б, 0,22 мкФDD4.23&104&65Рис. 4.14. Принципиальная электрическая схема ФССРазмеры печатной платы выбраны такими, чтобы она без отступов устанавливаласьв стандартный пластиковый корпус. Технология изготовления печатной платы аналогичнапримененной в разделе 4.2.

Печатный узел выполнен на основе из одностороннегостеклотекстолита толщиной 1,5 мм в сетке с шагом 2,5 мм. Размеры платы составляют 87х 158 мм. Диаметр монтажных отверстий — 1 мм (на рис. 4.15 они условно показаныбольшими), крепежных, расположенных по углам платы, — 2,5 мм. Диаметр контактныхплощадок составлял 1,5 мм.

Плата изготавливалась травлением заготовки со сплошныммедным покрытием в растворе треххлористого обезвоженного железа с достижениемпредельной растворимости при нагреве до 50 0С. Маска наносилась цапонлаком при298помощи маркера для рисования печатных плат после предварительного обезжириванияацетоном.

Время травления составляло около 40 мин в растворе с достижениемпредельной растворимости, после травления плата отмывалась в воде, цапонлак удалялсяацетоном. Контактные площадки были залужены, пайка навесных элементов выполняласьприпоемПОС-61,обеспечивающие,вмикросхемыслучаемонтировалисьнеобходимости,черезоперативнуюпереходныезаменупанели,интегральных7587компонентов.Рис. 4.15. Топология печатного узла (вид со стороны монтажа элементов)Печатная плата устанавливалась в корпусе на пластиковые стойки. Корпус имелвнешние размеры 185 х 95 х 55 мм. Разъемы для внешних подключений монтировались накоротких боковых сторонах корпуса и маркировались (см.

рис. П.2.8.1). Между разъемамии соответствующими точками подключения на печатной плате могут устанавливатьсяпровода или кабели различных типов. Поскольку рассматриваемое устройство не являетсябыстродействующим и монтаж коаксиального кабеля на печатную плату представляетопределенные сложности, то было решено использовать монтажные провода, скрученныепо аналогии с витой парой. Это позволяет минимизировать излучение, формируемоеэлементами ТРЭС вне печатного узла.

Для подключения питающего напряженияиспользовался специальный двухштырьковый разъем, а в качестве сигнальных входов ивыходов—байонетныеразъемы,радиочастотных кабелей и нагрузок.допускающиеподключениестандартных299Предварительное исследование свойств ТРЭС, относящееся к экспериментальнойчасти проекта, описано в протоколе №8 приложения 2.

Оно включало в себя общуюпроверку работоспособности ФСС, а также определение предельной частоты входногосигнала. Его результаты подтвердили правильность схемных и технологических решений,использованных при разработке и изготовлении ТРЭС, обусловленную соответствиемустройства приведенному выше теоретическому описанию.Расчет интенсивности радиопомех, формируемых ТРЭС. При проведенииэкспериментальной части работы было установлено, что предельная частота работы ФСС,определяемая по критерию одинаковой длительности основного и помехового импульсана выходе 1 устройства, составляет около 1 МГц. Эта частота была выбрана дляпроведения экспериментального исследования, поэтому на нее следует ориентироватьсяпри расчете помехоэмиссии.Далее следует выбрать частоты, на которых будет выполняться экспериментальнаяи расчетная оценка помехоэмиссии.

Как следует из диаграмм, приведенных на рис. 4.13 ипоясняющих работу устройства, частота выходного сигнала ТРЭС равна половинечастоты fC входного сигнала, поэтому формально следует начинать анализ c частоты 0,5fC,перебирая ряд гармоник с таким же шагом. Однако на частотах, равных (0,5+N)fC, гдеN = 0, 1, 2…, теоретически отсутствуют гармоники входного сигнала. В этом случаезадача расчета помехоэмиссии значительно упрощается. Поэтому было принято решениевыполнять измерения и расчет только для частот, на которых присутствуют гармоникикак сигналов с частотой fC, так и 0,5fC. Поскольку, предположительно, амплитуды высшихгармоник сигналов ТРЭС уменьшаются, то частоты для расчета помехоэмиссии выберем впределах первых девяти гармоник входного сигнала, т.е.

равными 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8;9 МГц, что соответствует для выходных сигналов ТРЭС гармоникам с номерами 2; 4; 6; 8;10; 12; 14; 16; 18.При расчете эмиссии радиопомех воспользуемся следующими приближениями иупрощениями. Максимальная частота, для которой будет выполняться расчет, равна9 МГц, что соответствует длине волны тока в проводнике 33,3 м, если коэффициентраспространения полагать равным единице; в реальности она будет меньше за счетвлияния диэлектрического основания печатного узла, а также значительно меньшеговлияния корпуса ТРЭС.

Оценить приближенно значение коэффициента распространенияkр можно на основе представления об эффективной диэлектрической проницаемости,широко используемой в проектировании печатных плат и микросхем [17, 24]. Значениедлины волны, распространяющейся в проводнике однослойной печатной платы,составляет  e  k p c / f  k p  , где λ — длина волны в свободном пространстве.300Коэффициент распространения, как отмечалось в разделе 3.2, может быть рассчитан поформулеk p  1/ eff ,гдеeff— эффективная относительная диэлектрическаяпроницаемость, приближенное значение которой может быть найдено по формулеeff  0,5(1  ) , где  — диэлектрическая проницаемость стеклотекстолита, равная 5,5.Отсюда следует, что длина волны для частоты 9 МГц при распространении в проводникахпечатного узла приближенно составит 18,5 м.

Максимальная длина проводников,образующих излучающие контуры, не превосходит границы разводки проводников и впределе составляет 0,44 м. Следовательно, в пределах контуров проводников отличие вфазе на девятой гармонике входного сигнала составит всего около 0,15 рад. Поэтому навсех частотах анализа можно считать, что во всех проводниках, образующих выбранныйконтур, значение протекающего тока одинаково в любой момент времени.Выполнение указанного условия было достигнуто специально для исключенияэтапа расчета, связанного с разбиением проводников РЭС на элементы декомпозиции и сопределением временного сдвига в распространении тока между ними.

В данном случаезначение k p составляет 0,55, для которого при частоте 10 МГц для погрешности около1 % максимальная длина проводника по графику на рис. 3.8 составляет около 0,9 м, т.е.формальный анализ, предусмотренный методом моделирования сертификационныхиспытаний подтверждает сделанное выше качественное заключение.Дополнительные упрощения, используемые при расчете помехоэмиссии ТРЭС,состоят в следующем.1. Поскольку прямолинейные проводники характеризуются слабонаправленнымизлучением, то напряженность формируемого ими поля в диапазоне малого измененияуглов можно считать незначительным. Это дает основание пренебречь преломлениемэлектромагнитных волн на диэлектрических стенках корпуса и рассматривать толькоослабление, связанное с прохождением радиоволн через них.2.

Характеристики

Список файлов диссертации