Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Способ согласования применяется, если ZQ во много раз меньшевходного сопротивления нагруженного на линию электронного элемента.Поскольку падение напряжения на резисторах понижает уровеньпередаваемого сигнала, режимы последовательного и параллельногосогласований применяются, когда число приемных электронных схемне превышает двух. При числе нагрузок на линию больше двух применяются согласующие эммиттерные повторители (см.
рис. 7.3,в). Дляуменьшения рассогласования база и коллектор должны коммутироваться к линии проводниками меньшей длины.В качестве длинных линий используются коаксиальный кабель, витая пара, ленточные кабели.7.3. Помехи при соединении элементов РЭСкороткими линиями связиПри анализе процессов передачи сигналов короткую линию связиможно представить в виде эквивалентной схемы, содержащей сосредоточенные индуктивность и емкость (омическим сопротивлением пренебрегают). В зависимости от геометрических размеров сечений линий,их длины, диэлектрических свойств изоляционных материалов тот илииной параметр линии может оказывать большее воздействие на процессы передачи сигнала, чем все остальные.Рассмотрим наводимую емкостную и взаимоиндуктивную помехи научастке /, на котором параллельно друг другу на расстоянии d располагаются две цепи, имеющие взаимные емкость С 12 и индуктивностьМ J2 (рис. 7.4, а) и выполненные по печатной технологии.
Для этогопредположим, что в первом случае цепь (источник помех) нагруженана источник напряжения и, а во втором случае — на источник тока /.Взаимные емкость и индуктивность печатных проводников соответственно определяются по формулам:С 12 = 0,12∙10-12εlr/lg[2d/(a + d)],где εг — диэлектрическая проницаемость среды;М 12 = 2l {2,3lg[2l/(d + b)] + (d + b)/l}▪ 10-8.В случае наибольшего влияния емкостной связи между сигнальными цепями (М≈0) в соответствии с эквивалентной схемой (рис.
7.4, б)285Рис. 7.4. Паразитные связи между короткими линиями связи: а — общаясхема;б — эквивалентная схема емкостной связи; в — эквивалентная схемаиндуктивной связипри прохождении по линии-индуктору сигнала амплитудой и и фронтом нарастания t ф уравнение для расчета максимальной наводимой помехи имеет вид [36]u пом =uC12 Rнэкв(1 − e −tФ / Т )tФгдеR н.экв = Rвх2 Rвых2 /R вx2 + R вых2 ): Т= С12 R н.эквП осколь к у t ф >>Т и R в х >>R в ы х п ол учим u п о м ≈u R в ы х С 1 2 /t ф .Для выполнения условия надежной работы элемента необходимо,чтобыuпом<uпом. доп или С12 <tФkпом/Rвых(7Л>где kпом = u пом доп/u — коэффициент помехоустойчивости элемента.Подставив в (7.1) выражение для расчета емкости связи и решив егоотносительно параметра l, найдем допустимую длину общего участка lclc <tФ k ПОМ lg 2d /(a + b) 12100.12ε r RВЫХ286Неравенство (7.2) определяет условия надежной работы элементовРЭС.
Для его выполнения необходимо уменьшать выходное сопротивление, длину связей и их сечения, увеличивать фронт импульсов и коэффициент помехоустойчивости элементов, расстояние между линиями связи, применять изоляционные материалы с хорошими диэлектрическими свойствами.В случае преобладающего влияния взаимной индуктивной связимежду сигнальными цепями необходимо учитывать значение и фронтимпульса тока, протекающего по цепи — источнику помех. ЭДС, наведенная на другой цепи связи (рис.
7.4, в),uпом = М12I/tФТак как R ВЫХ << R ВХ, то это напряжение практически полностью будетприложено к сопротивлению R ВХ, и воспринято как помеха. По аналогиис (7.2) условие надежной работы элемента имеет видuпом <u пом.доп или M12<u пtФ/I(7.3)где и п — порог срабатывания элемента.Подставив в (7.3) выражение для расчета взаимной индуктивностимежду проводниками и решив его относительно параметра l , найдемдопустимую длину общего участка связей2l{2,31g[2l/(d + b )] + (d + b)/l}∙10-8< ип tф.(7.4)Неравенство (7.4) определяет условия надежной работы элементовРЭС.
Для его выполнения необходимо уменьшить длину цепей связи,амплитуду токов, увеличить порог срабатывания элементов, фронт передаваемых импульсов, расстояние между проводниками связей.7.4. Помехи при соединении элементов РЭСдлинными линиями связиДлинную линию связи при расчетах схем рассматривают как однородную линию с распределенной емкостью С 0 и индуктивностью L 0.Переходные процессы в таких линиях зависят от характера перепаданапряжения и вх на входе линии и соотношения волнового сопротивления линии Z0 , выходного сопротивления Rг генератора импульсов ивходного сопротивления Rн , нагруженного на конец линии элемента(см.
рис. 7.2, б).287Для анализа переходных процессов в длинных линиях связи необходимо знать их волновое сопротивление Z0 . При нахождении ZQ используют метод, заключающийся в определении погонной емкости С0линии связи, связанной с ее волновым сопротивлением соотношениемZ0=l/(v0C0).Здесь V0 — скорость распространения волны вдоль линии:V0 = 1 / µε = 3 ⋅ 10 8 / µ r ε r , где μ r - магнитная проницаемость среды; εr — диэлектрическая проницаемость среды.Для большинства диэлектриков μ r = 1 , поэтомуZ 0 = ε r /(3 ⋅ 10 8 C 0 )(7.5)Емкость между проводниками, образующими линию связи, определяется как отношение заряда на любом из них к разности потенциалов ф, т.е.погонная емкостьC0 =qϕ(7-6)где q — заряд на единицу длины проводника.Потенциал, создаваемый линейным зарядом с плотностью q в точкена расстоянии r от него, равенφ = [q /(2 πε) ] In (1/r) + const.При определении емкости проводников используют метод зеркальных изображений.
При расчете потенциала по этому методу учитываютзаряды основных проводников и фиктивных,являющихся зеркальным изображением основныхотносительно поверхности раздела «диэлектрик —проводящаяплоскость».Зарядфиктивногопроводника при этом берется обратным поотношению к основному.Рассмотрим определение ZQ линии связи, образованной тонким проводником круглого сечения радиусом r, расположенным над проводящейплоскостью на расстоянии h (рис. 7.5).Потенциал в любой точке на плоскости, соответствующей проводящей поверхности, создаваемый системой зарядов основного и фиктивногопроводников, равен нулю, и используемая разность потенциалов равнаРис.
7.5.Определениеволновогоφ = [ q /(2 πε£) ] [ In (1/r) + In 2 h ].сопротивления длинной линии Отсюда, учитывая (7.5) и (7.6), находимсвязиZ 0 = (60 / ε r ) ln( 2h / r )(7.7)выражение (7.7) действительно для h >> r (тонкий провод). Приh /r ≥ 2 оно дает 5%-ю ошибку, при h /r ≥ 3 — ошибку в 1,5%, а h /r ≥ 5— лишь в 0,5%.Таблица 7.3При h /r > 1 более точный результат получают из выраженияZ 0 = (60 / ε r ) ln( h + h 2 − r 2 ) / rВ табл. 7.3 приведены формулы для расчета волнового сопротивления связи различной конфигурации.Максимально допустимая длина несогласованной линии связи может быть оценена по формулеlmах=(tф/kс )(v0/µ r ε r ).где t Ф , — длительность фронта сигнала, с; kc — эмпирическая постоянная, числовое значение которой зависит от конструкции схемы и линии связи (k с = 3 ... 5).Для наиболее часто встречающихся случаев v0 = 2∙108 м/с, kЗначения l mах для разных значений фронтов сигналов:tф,нс3051l max, M1,50,250,05c= 4.Конструктивные способы согласования несогласованных длинныхлиний изложены в разд.
7.2. Одним из эффективных способов уменьшения помех при соединении элементов РЭС длинными линиями связиявляется применение в качестве нагрузки диодов Шотки.7.5. Расчет электрических параметров линий связиДля расчета электрических параметров линий связи [33] достаточноуметь рассчитывать электрическую емкость, индуктивность или волновое сопротивление линии связи. При этом требуется применять достаточно сложные методы расчета, требующие использования ЭВМ.
Расчетные формулы для определения параметров линий связи, выполненных проводным монтажом, даны в табл. 7.4.В табл. 7.5 приведены формулы для расчета электрических параметров плоских кабелей некоторых конструкций. В таблице общий проводобозначен G, а сигнальный — S. В ряде случаев при проектированииРЭС удобно использовать эффективную диэлектрическую проницаемость среды ε г эф, с помощью которой можно определить волновое сопротивление кабеля по формулеZ = Z 0 / ε rээгде Z0 — волновое сопротивление линии в однородной воздушнойсреде.290Для получения ε r эф в случае плоского кабеля используется формула [13]ε rээ = ε к (1 − n) + nгде εr — относительная диэлектричеекая проницаемость материалаизоляции плоского кабеля; п —относительный объем воздушнойсреды, зависящий от конструкцииплоского кабеля.Значение попределяется шагом установкипроводников d , oтнoшeниeмРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
