Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Известны конструкции многоштыревых разъемов, в которых на каждый контакт устанавливается поодному П-образному помехоподавляющему фильтру. Габаритные размеры встроенного фильтра: длина 9,5 мм, диаметр 3,2 мм. Вносимое затухание фильтром в 50-омной цепи составляет 20 дБ на частоте 10 МГци до 80 дБ на частоте 100 МГц.Фильтрация цепей питания цифровых РЭС. Импульсные помехив шинах питания, возникающие в процессе коммутации цифровых интегральных схем (ЦИС), а также проникающие внешним путем, могутприводить к появлению сбоев в работе устройств цифровой обработкиинформации.Для снижения уровня помех в шинах питания применяются следующие схемно-конструкторские методы:уменьшение индуктивности шин «питание» с учетом взаимной магнитной связи прямого и обратного проводников;сокращение длин участков шин «питание», которые являются общими для токов от различных ЦИС;замедление фронтов импульсных токов в шинах «питание» с помощью помехоподавляющих конденсаторов;рациональная топология цепей питания на печатной плате.Увеличение размеров поперечного сечения проводников приводит куменьшению собственной индуктивности шин, а также снижает их активное сопротивление.
Последнее особенно важно в случае шины «земля», которая является обратным проводником для сигнальных цепей.Поэтому в многослойных печатных платах желательно выполнять шины «питание» в виде проводящих плоскостей, расположенных в соседних слоях (рис. 6.12, а).Навесные шины питания, применяемые в печатных узлах на цифровых ИС, имеют большие поперечные размеры по сравнению с шинами,выполненными в виде печатных проводников, а следовательно, и меньшие индуктивность и сопротивление. Дополнительными преимущест261Рис.
6.12. Конструкции шин питания: а — в виде проводящей плоскости;б — навесные; в — двухслойная навесная; г —комбинированная навесная;/ — шина питания; 2 — изоляция; 3 — медные проводникивами навесных шин являются: упрощение трассировки сигнальных цепей, повышение жесткости печатных плат за счет создания дополнительных ребер, выполняющих также роль ограничителей, которые предохраняют ИС и навесные ЭРЭ от механических повреждений при монтаже и настройке изделия (рис. 6.12, б).Высокой технологичностью отличаются шины «питание», изготовленные печатным способом и крепящиеся на печатной плате вертикально (рис. 6.12, в). Известны конструкции навесных шин, устанавливаемых под корпусами ИС, которые располагаются на плате рядами(рис.
6.12, г) и играют роль дополнительного теплоотвода. Рассмотренные конструкции шин «питание» обеспечивают также большую погонную емкость, что приводит к уменьшению волнового сопротивлениялинии «питание» ρ = L / C и, следовательно, снижению уровня импульсных помех.Разводка питания ИС на печатной плате должна осуществлятьсяне последовательно (рис. 6.13, а), а параллельно (рис. 6.13, б). Необходимо использовать разводку питания в виде замкнутых контуров(рис.
6.13, в). Такая конструкция приближается по своим электрическим параметрам к сплошным плоскостям питания. Для защиты от вли262Рис. 6.13. Разводка шин питания: а — последовательная;б — параллельная; в — в виде замкнутых контуровяния внешнего помехонесущего магнитного поля по периметру печатной платы следует предусмотреть внешний замкнутый контур.6.4. ЗаземлениеСистема заземления — это электрическая цепь, обладающая свойством сохранять минимальный потенциал, являющийся уровнем отсчета в конкретном изделии.
Система заземления в РЭС должна обеспечивать сигнальные и силовые цепи возврата, защищать людей и оборудование от неисправностей в цепях источников питания, снимать статические заряды.К системе заземления предъявляются следующие основные требования:минимизация общего импеданса шины «земля»;отсутствие замкнутых контуров заземления, чувствительных к воздействию магнитных полей.В РЭС требуются как минимум три раздельные цепи заземления:для сигнальных цепей с низкими уровнями токов и напряжения;для силовых цепей с высокими уровнями потребляемой мощности(источники питания, выходные каскады РЭС и т.д.);для корпусных цепей (шасси, панелей, экранов и металлизации).Электрические цепи в РЭС заземляются следующими способами: водной точке и в нескольких точках, ближайших к опорной точке заземления (рис.
6.14). Соответственно системы заземления могут быть названы одноточечной и многоточечной.Наибольший уровень помех возникает в одноточечной системезаземления с общей последовательно включенной тиной «земля»(рис. 6.14, а).Чем дальше удалена точка заземления от опорной, тем выше ее потенциал. Его не следует применять для цепей с большим разбросом по263Рис. 6.14.
Системы заземления цепей в РЭС: а — одноточечная последовательная;б — одноточечная параллельная; в — многоточечнаятребляемой мощности, так как мощные функциональные узлы (ФУ) создают большие возвратные токи заземления, которые могут влиять намалосигнальные ФУ. При необходимости наиболее критичный ФУ следует подключать как можно ближе к точке опорного заземления.Одноточечная параллельная система заземления (рис. 6.14,6) исключает паразитную связь через общий импеданс, и уменьшается вероятность образования низкочастотного паразитного контура с замыканием на шину «земля». Она может использоваться эффективно для частот 1 МГц.Многоточечнуюсистемузаземления (рис. 6.14, в) следует использоватьдлявысокочастотныхсхем(f> 10 МГц), подключая ФУ РЭС вточках, ближайших к опорной точкезаземления.Длячувствительныхсхемприменяется схема с плавающим заземлением (рис. 6.15).
Такая заземляющаясистематребуетполнойизоляциисхемы от корпуса (высокого сопроРис. 6.15. Схема с плавающим тивления и низкой емкости), в противном случае она оказывается малозаземлениемэффективной. В качестве источни-ков питания схем могут использоваться солнечные элементы или аккумуляторы, а сигналы должны поступать и покидать схему через трансформаторы или оптроны.Пример реализации рассмотренных принципов заземления для девятидорожечного цифрового накопителя на магнитной ленте показанна рис.
6.16 [31]. Здесь имеются следующие шины земли: три сигнальные, одна силовая и одна корпусная. Наиболее восприимчивые к помехам аналоговые ФУ (девять усилителей считывания) заземлены с по-Рис. 6.16. Система заземления девятидорожечного цифрового накопителяна магнитной лентемощью двух раздельных сигнальных шин «земля». Девять усилителейзаписи, работающих с большими, чем усилители считывания, уровнями265сигналов, а также ИС управления и схемы интерфейса с изделиями передачи данных подключены к третьей сигнальной шине «земля». Тридвигателя постоянного тока и их схемы управления, реле и соленоидысоединены с силовой шиной «земля».
Наиболее восприимчивая схемауправления двигателем ведущего вала подключена ближе других копорной точке заземления. Корпусная шина «земля» служит для подключения корпуса и кожуха. Сигнальная, силовая и корпусная шины«земля» соединяются вместе в одной точке в источнике вторичногоэлектропитания. Следует отметить целесообразность составленияструктурных монтажных схем при проектировании РЭС.6.5. Расчет конструкций экрановВ общем виде экран представляет собой несущий элемент конструкции, изолирующий РЭС или ее часть от окружающего пространства.Форма экрана определяется формой объекта защиты, способом установки и закрепления в общей конструкции или на месте эксплуатации.Многообразие форм элементов и частей РЭС приводит к многообразиюформ и конструкций экранирующих оболочек. Навесные проводники(провода, жгуты) при неудачном размещении могут оказаться антеннами для приема и излучения помех.
Для защиты от таких нежелательныхэффектов проводники необходимо помещать в гибкие металлическиеоплетки, выполняющие функции экранов. В то же время экран, защищающий проводник от помех, создает дополнительную емкостнуюсвязь «проводник — экран», которую необходимо учесть присогласовании цепей, соединенных этим проводником.
Несколько проводников,объединенных в жгут, могут иметь как общий экран, так и индивидуальные экраны в виде экранирующих оплеток.Из компонентов элементной базы защиты экранированием требуютчаще всего моточные изделия: катушки индуктивности, трансформаторы, дроссели, обмотки реле. Катушки индуктивности, работающие вмегагерцевом диапазоне частот, обычно не имеют магнитных сердечников и обладают полем, распространяющимся далеко за габаритные размеры катушки. Применение экранов позволяет ограничить объем пространства для нормального функционирования катушки, уменьшитьвлияние ее поля на соседние элементы, повысить плотность компоновки. Из-за поглощения части энергии материалом экрана параметры катушки необходимо скорректировать.
Экранирование дросселей итрансформаторов требуется при использовании повышенных рабочихчастот электропитания (более 100 Гц). Активные элементы в виде полупроводниковых диодов, транзисторов, микросхем в большинствеслучаев нецелесообразно защищать индивидуальными экранами.266Предпочтительно помещать в такой экран весь функциональный узел,например на печатной плате. Необходимость в этом увеличивается, если схема содержит усилительные каскады с большим коэффициентомусиления. При создании микроэлектронной аппаратуры естественножелание объединить функции экрана и корпуса. Корпус микроблокаили микросборки становится внешним экраном.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
