Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Нельзя такжезабывать, что надежность РЭС во многом определяется числом сварных и паяных соединений, т.е. процессом монтажа.Развитие методов монтажа оказывает существенное влияние на конструктивное исполнение устройств РЭС; в свою очередь, методы монтажа в значительной мере зависят от назначения РЭС.Поиск оптимального конкретного конструктивно-технологическоговарианта должен проводиться с учетом элементной базы и техникимонтажа. В соответствии с ТЗ на конкретный вид РЭС должны быть последовательно рассмотрены следующие вопросы, связанные с процессами монтажа: общая компоновка, компоновочная совместимость принятой элементной базы и межсоединений; обеспечение защиты изделий от дестабилизирующих факторов, обеспечение технологичности,удобства эксплуатации и ремонта.277К основным этапам конструирования электрических соединений,удовлетворяющих требованиям ЭМС, относятся:расчет электрофизических параметров линий связи;построение математических моделей линий, плат, элементной базы,узлов и изделий в целом, пригодных для анализа их работы на ЭВМ;оценка помехозащищенности узлов с помощью расчета помех в линиях связи коммутационных плат и межблочных соединениях и сопоставление ее с допустимой.При расчете параметров линий связи исходят из квазистатистического приближения, что позволяет существенно упростить решаемуюзадачу, сводя ее к статическому режиму.
При этом применяется наиболее общая модель элементарного отрезка линии, состоящая из последовательно соединенных индуктивности L и активного сопротивления R и параллельно включенных емкости С и проводимости а (табл. 7.1, п. 1). Прииспользовании диэлектриков в составе линии с очень малой проводимостью (σ ≈ 0 модель упрощается (табл.
7.1, п. 2), и для большинстваслучаев рассматриваются линии без потерь (табл. 7.1, п. 3), для которых активное сопротивление пренебрежимо мало по сравнению с индуктивным. При проектировании линии связи можно характеризоватьфизическими параметрами: волновым сопротивлением Z, коэффициентом распространения волны в линии γ, коэффициентом фазы β, коэффициентом затухания а, фазовой скоростью V^ , удельным временем задержки распространения сигнала t'3 = l/VФ,. Модели элементарных звеньев линии связи и их параметры представлены в табл.
7.1.При анализе внутриаппаратурной ЭМС полезными оказываются некоторые фундаментальные соотношения между электрическими параметрами линий связи без потерь, справедливые при квазистатическомприближении [33]. Эти соотношения приведены в табл. 7.2.Недостаточное внимание, уделяемое вопросам искажения сигналовв линиях связи, приводит к неполному использованию скоростных возможностей электронных логических элементов и вносит ненадежностьв работу аппаратуры за счет появления ложных сигналов (помех).7.2.
Помехи и связи между элементами в РЭСПомехой для РЭС является внешнее или внутреннее воздействие,приводящее к искажению информации во время ее хранения, преобразования, обработки или передачи.Существует большое число различного рода помех, которые могутбыть классифицированы по причине наведения, характеру проявленияи пути распространения (рис. 7.1). Характерными особенностями помех278Таблица 7.1Таблица 7.2№п/ п123НаименованиепараметраПогонная емкостьлинии,Ф/мПогоннаяиндуктивностьлинии, Гн/мВолновоесопротивление, Ом4Фазовая скорость,м/с5Удельноевремязадержки распространениясигнала в линии, с/иОбозначениеРасчетная формулаЧерезбазовыйОсновнаяЧерез е tпараметрС——C0ε r эфL—1 VC2 C 0—ZL/ CVФt'з,1/ L/CL/ C11/vcC0 CVC C 0 ε rээVCVC C 0 C1VCC0 Cε rээ1VCε rээПримечаниеДиэлектрическаяпостояннаяε0 = 8,85 ∙10-12Ф/мМагнитнаяпостояннаяμ0= 1,256∙10 -6 Гн/мСкорость света в вакуумеVc =1= 3 ⋅ 10 8 м / сµε 0Эффективнаяотносительнаядиэлектрическаяпроницаемостьε r эф=C/C0Рис.
7.1. Классификация помех в РЭСв линиях связи являются относительно малая длительность и большаяинтенсивность. Существенное отрицательное воздействие оказываюттакже и менее интенсивные, но более длительные возмущения.Основные причины, вызывающие искажения сигналов при прохождении их по линиям связи РЭС, следующие:искажение формы сигнала при прохождении по цепям связи;отражения от несогласованных нагрузок и неоднородностей;перекрестные наводки из-за наличия паразитной связи между соседними цепями;паразитные связи по цепям питания и земли;наводки от внешних электрических, магнитных и электромагнитныхполей.Степень влияния каждого из перечисленных факторов на искажение сигналов зависит от характеристики линий связи, логических элементов и сигналов.Связи между элементами в РЭС можно выполнить различными способами:281в виде печатных или навесных проводников — для сравнительномедленных РЭС;в виде печатных полосковых линий, свитых пар (бифиляров) — вРЭС с повышенными скоростями работы.Рассмотрим однородную линию связи, представляющую собой двапараллельных провода, с волновым сопротивлением Z0 .При прохождении сигнала вдоль линии будут наблюдаться его искажения, выражающиеся в виде изменения амплитуды и формы.
Точный анализ переходных процессов в линии с распределенными параметрами аналитическим способом сложен даже для простейшей схемы,состоящей из приемного или передающего элементов (рис. 7.2,а).Рис. 7.2. Принципиальная (а), эквивалентная (б) схемы связи двухэлементови графики переходных процессов (в) в согласованной линии связи:/ — RT и RH = Z0;2—Rr и RX>Z0 или Дг и RK<Z0;3 — RT>Z0, RK<Z0 или Rr<Z0, Rn>Z0При анализе переходных процессов передающий элемент моделируется источником напряжения и выхс последовательно подключеннымсопротивлением R г , приемный — сопротивлением R н (рис.
7.2, б).Минимальные искажения сигнала, выраженные в задержке на вели-tз =l чину (где / — длина линии, Кф — фазовая скоростьVф электромагнитной волны), и некоторое уменьшениеамплитуды сигнала добудут иметь место в режиме согласованной линии (криваяRнUн =R Г + RН2821 на рис. 7.2, в), когда волновое сопротивление ZQ линии совпадает сR н и R г приемного и передающего элементов.В режиме несогласованной линии (кривые 2, 3 на рис.
7.2, в) наиболее опасен случай колебательного переходного процесса, приводящийк многократным переключениям схемы на выходе линии. Режим несогласованной линии (кривая 2, рис. 7.2, в) приводит к затягиванию фронта и, как следствие, некоторому понижению быстродействия. Однакона практике исключить появление колебаний в линиях крайне труднои, прежде всего, из-за изменения значений R г или R H при подсоединении к выходу и входу линии в каждом конкретном случае разного количества элементов, а также из-за наличия внутренних неоднородностейлинии вследствие ее изгибов, изменения геометрических размеров и характеристик диэлектрика по длине и т.д., что приводит к отклонениюволнового сопротивления линии от номинального значения.Критерием проектирования линий связи является допустимая задержка или уменьшение уровня импульсного сигнала не ниже допустимого.При разукрупнении схемы РЭС на подсхемы разных уровней сложности все линии связи целесообразно выделить в подгруппы короткихи длинны х лини й.
Ли нии связи , соответствующи е отн ошениюtФ ,/t3≤2 , относятся к длинным, а соответствующие отношениюt ф/t 3 >2 — к коротким, где t ф — время фронта импульса генератораГ36]. Длинная линия связи характеризуется временем распространениясигнала, много большим фронта импульса. В этой линии отраженный отконца линии сигнал приходит к ее началу после окончания фронта импульса и искажает его форму. Короткая линия связи характеризуется временем распространения сигнала, много меньшим значения переднегофронта, передаваемого по линии импульса.
Свойства такой линии можноописать сосредоточенными сопротивлением, емкостью и индуктивностью. В пределах конструктивов I уровня модули связи, как правило, короткие. Соединения внутри конструктивов II, III уровней в основномдлинные. При прохождении импульсных сигналов по коротким линиям наприемном конце линии появляется «звон» на фронтах (рис. 7.2, в). Когдаамплитуда «звона» значительна, а частота колебаний соизмерима с частотой переключения логических элементов, то возможны ложные срабатывания.
Максимальную длину несогласованной короткой линиисвязи, в которой амплитуда «звона» на будет превышать 15% перепада,передаваемого по линии импульсного сигнала, можно определить поформуле l max < t ф C /2. Задержку распределения сигнала получаем поформуле t3 = √LС (см . табл. 7.2).283На задержку сигнала в коротких линиях влияют такие конструктивные параметры, как длина линии, расстояние до «земли», нагрузка навыходе линии. Короткие линии не имеют стабильного волнового сопротивления и выполняются печатными проводниками, одиночнымиобъемными проводниками, витой парой, жгутом.При передаче сигналов по несогласованным длинным линиям возможны многократные отражения сигнала и вследствие этого значительное возрастание времени переходного процесса, что приводит кнедоиспользованию серии микросхем по быстродействию.Рассмотрим конструктивные способы согласования.
Согласованиевыполняется применением конструкций связи с высокой стабильностью волнового сопротивления и введением в качестве согласующихэлементов резисторов, эммиттерных повторителей (рис. 7.3, а, б, в).Рис. 7.3. Способы согласования линий связи сопротивлением:а — последовательным; б — параллельным; в — с помощью эмиттерногоповторителяЛиния связи будет согласованной, если сопротивление приемногоили передающего конца линии равно ее волновому сопротивлению;для цифровых схем рассогласование на 10% является вполне приемлемым.Подключение согласующего резистора R с последовательно с выходом передающего элемента (последовательное согласование) используется, если выходное сопротивление элемента много меньше ZQ .284В параллельно согласованной линии согласующий резистор -Rcподсоединяется параллельно входному сопротивлению приемного элемента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
