18805

Влияние помех на работоспособность МПУСУ и пути повышения помехоустойчивости

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Влияние помех на работоспособность МПУСУ и пути повышения помехоустойчивости. На рисунке приведена условная схема МПУСУ с указанием трех вредных факторов. ЭМИ влияют на работоспособность входных каскадов измерительного контура и контура управления а также порта

Русский

2013-07-08

163.23 KB

5 чел.

Влияние помех на работоспособность МПУСУ и пути повышения помехоустойчивости.

На рисунке приведена условная схема МПУСУ с указанием трех вредных факторов.

ЭМИ влияют на работоспособность входных каскадов измерительного контура и контура управления, а также порта ЛВС. Для борьбы с данными помехами во входных и выходных каскадах применяют гальваническую развязку с оптической или трансформаторной связью. Для защиты от короткого замыкания и перегрузок по току, которые могут возникнуть под воздействием ЭМИ используют самовосстанавливающие предохранители. Для защиты входных и выходных цепей от превышения уровней напряжений применяют диодные ограничители на базе диодов Шотки.

Сбои по электропитанию влияют на функционирование источника вторичного электропитания (ИВЭП) электронного оборудования вычислительного устройства МПУСУ. Шасси промышленного компьютера снабжается отказоустойчивым ИВЭП с диапазоном входных напряжений от 110 до 260В переменного тока. Однако, этого недостаточно для обеспечения непрерывной работы вычислительного устройства МПУСУ. Для защиты МПУСУ от сбоев по электропитания применяют источники бесперебойного питания (ИБП).

ИВЭП шасси относятся к импульсным источникам питания, которые используют инверторы на высоких частотах. Достоинства импульсного источника питания известны, в первую очередь, это высокий КИД и малые массогабаритные параметры. Недостатком импульсного источника питания является «шумный» контур питания и земли, наводимый внутренним генератором, и данные шумы не всегда удается отфильтровать в ИВЭП. Подключение аналоговых контуров к ИВЭП напрямую приводит к снижению точностных характеристик измерения и искажению уровня сигнала управления.

Вычислительный контур реализован на цифровых устройствах, которые в процессе переключений наводят помехи в линиях питания и заземления. Для борьбы с данными помехами используют шунтирующие емкости, которые устанавливают в непосредственной близости от ножки заземления интегральной схемы. Однако шунтирующие емкости только минимизируют уровни помех и полностью их подавить не могут. Как следствие, прямое подключение сигнальных линий, шин питания и заземления между цифровыми и аналоговыми устройствами приводит к снижению точностных характеристик последних, а в некоторых случаях возможны ситуации нарушения функционирования аналоговых устройств.

Повышение помехоустойчивости аналоговых устройств

Цифровые сигналы, управляющие работой аналоговых устройств, должны быть достаточно «чистыми» (не содержащими шумы и выбросы). Кроме возможного повреждения аналоговых устройств, выбросы могут привести к появлению ошибок, как при преобразовании сигнала, так и при передаче цифрового кода между устройствами. На рисунке 13.2 показан сигнал с достаточно большим выбросом, управляющий тактовым входом однополярного последовательного АЦП.

Каждый отдельный тактовый импульс будет восприниматься как несколько. Возникающий в результате дребезг тактового сигнала создает серьезные проблемы для последовательных преобразователей. Шумовые характеристики как последовательных, так и параллельных устройств могут ухудшаться, если в течение преобразования присутствуют сигналы подобного вида.

На рисунке показан достаточно простой способ фильтрации выбросов. Последовательно в цифровую линию, по которой проходят выбросы, подключается небольшое сопротивление, образующее вместе с входной паразитной емкостью Сп фильтр низких частот, который сглаживает выбросы входного сигнала.

Поскольку в ПАВВ присутствуют аналоговые и цифровые сигналы, становится критической схема заземления. Известно, что изза довольнотаки «шумного» цифрового контура аналоговые и цифровые шины земли необходимо размещать отдельно друг от друга, допуская соединение только в одной точке. Обычно это соединение делается на источнике питания. Фактически, если аналоговые и цифровые устройства используют один источник питания, как это может быть в слу

чае однополярных систем с напряжением питания +5 или +3,3 В, не существует другого выбора, кроме соединения земель на источнике питания. Но в справочниках АЦПЦАП может быть указана необходимость соединения у преобразователя выводов AGND (аналоговая земля) и DGND (цифровая земля). Несмотря на то, что выводы AGND и DGND присоединены к разным частям преобразователя (аналоговой и цифровой соответственно), устройство в целом необходимо рассматривать как аналоговое. Таким образом, после объединения выводов AGND и DGND следует соединить с аналоговой землей системы. Конечно, это может привести к тому, что цифровые токи преобразователя проникнут в аналоговую землю устройства, но в целом это создаст гораздо меньше проблем, чем соединение вывода DGND преобразователя с зашумленной цифровой землей.

На рисунке 13.4 приведен пример разделения линий питания для систем с однополярным источником питания, работающих в окружении смешанных сигналов.

Оптоизоляторы (оптопары) используются для создания недорогой и простой гальванической изоляции. При ее наличии между преобразователем (АЦП/ЦАП) и микропроцессором отпадает необходимость соединения аналоговой и цифровой земли системы.

Необходимо учитывать, что использование оптоизоляторов, имеющих относительно большие времена установления сигнала, с КМОПпреобразователями может вызвать определенные проблемы, даже если скорость обмена по последовательному интерфейсу невысока. Дело в том, что логические КМОПвходы спроектированы для управления логическими нулем и единицей. В этих состояниях ток, потребляемый вентилем, минимален. Однако, когда входное напряжение находится в промежутке между логическими нулем и единицей (от 0,8 до 2,0 В), потребляемый логическим вентилем ток значительно возрастает. Если оптоизоляторы имеют достаточно большие времена установления сигнала на выходе, то увеличившееся время нахождения логиче ского вентиля в «мертвой зоне» вызовет его нагревание, что приведет к повышению уровня порогового напряжения вентиля. В результате фронт или спад одного тактового импульса может интерпретироваться преобразователем как несколько тактовых импульсов и, тем самым, вызвать несколько срабатываний преобразователя. Для редотвращения дребезга выходы оптоизоляторов должны быть буферизированы триггерами Шмитта, чтобы обеспечить достаточно крутые фронты для преобразователя.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80519. Режим роботи ЕОМ та їх особливості 32.8 KB
  Класифікація електронно обчислювальних машин персональних компютерів. Класифікація електронно обчислювальних машин персональних компютерів. Компютери класифікуються за сферою застосування конструктивним виконанням та іншими критеріями. Наприклад дотепер використовується така класифікація: суперЕОМ чи суперкомп\'ютери компютери загального призначення чи універсальні компютери або мейнфрейми minfrme робочі станції персональні компютери мобільні компютери.
80520. Організаційно - методичні основи створення та функціонування інформаційних систем 43.13 KB
  В наш час відбувається глобальний перехід від індустріального суспільства до інформаційного, розвиток якого безпосередньо повязаний з інтенсифікацією інформаційних процесів, необхідністю збору, обробки і передачі величезних обємів інформації, перетворенням інформації у товар, як правило, значної вартості
80521. Функціональна структура типової інформаційної системи для потреб оцінювання 30.76 KB
  Системи обробки даних в оціночній діяльності. Автоматизовані інформаційні системи для ріелторських компаній. Крім того проект на предмет його повноти взагалі не розглядається і фактично втрачається можливість науково обґрунтування вибору і оцінки напрямків розвитку інформаційної системи комплексу технічних засобів та побудови її моделі.
80522. Пакети комп`ютерних програм, використовуваних в оціночній діяльності 78.22 KB
  Програмне забезпечення оціночної діяльності Програмне забезпечення ПЗ це сукупність програм які забезпечують спілкування користувача з комп`ютерною технікою і орієнтуються на вирішення задач певного класу. Компютерні бази даних з програмним забезпеченням які рекомендують застосовуюти при оцінці колісних транспортних засобів КТЗ: Комп`ютерні програми для складання кошторису відновлювального ремонту КТЗ іноземного виробництва udtex М21 udtex М95 ...
80523. Організація оціночних досліджень із виеористанням інформаційних технологій 168.95 KB
  АРМ є професійно орієнтованою інформаційнообчислювальною системою що працює як автономно так і в мережі. Масова поява персональних компютерів в офісі й обєднання їх у мережі створила принципово нове технологічне середовище для ефективного управління документообігом. Сукупність прикладних процесів і БД що використовуються спільно обчислювальними процесами в ІС називають розподіленою системою PC а вузли мережі вузлами PC.
80524. Автоматизація процесів оцінювання нерухомості 124.9 KB
  Головні цілі впровадження ІС в оцінюванні. Головні цілі впровадження ІС в оцінюванні. Основними факторами які впливають на впровадження інформаційних систем є потреби організацій та користувачів а також наявність відповідних засобів для їх формування. Впровадження корпоративної ІС розробленої самостійно або придбаної у постачальника часто супроводжується ломкою перепроектувало існуючих на підприємстві процесів бізнесу...
80525. Автоматизація процесів оцінювання машин та обладнання 70.7 KB
  Автоматизація обліку матеріальних цінностей Матеріальні цінності це сировина і матеріали покупні напівфабрикати і комплектуючи вироби тара і тарні матеріали; паливо будівельні матеріали і обладнання для установки; малоцінні і швидкозношувані предмети спецодяг і спецвзуття. Основними задачами що вирішуються на цій ділянці є своєчасне повне і достовірне відображення в обліку а потім видання необхідних оброблених на ПЕОМ це настільна або портативна високопродуктивна обчислювальна система...
80526. КУЛЬТУРА УКРАЇНИ XIV – I ПОЛ. XVII СТОЛІТТЯ 1.97 MB
  Існує думка, що період XIV – перш. пол. XVII ст. мало відображений у джерелах, так як був бідний подіями, які могли залишити помітний слід в історії. Ближче до істини інша точка зору: життя було значно багатшим, ніж це зафіксовано в документах і пам\'ятках культури, що до нас дійшли
80527. Українська культура в другій половині ХХ століття 39.07 KB
  Розвиток української культури в другій половині ХХ ст. У Донецькій та Кримській областях не залишалося жодної української школи. ЦК КПРС прийняв нову постанову що підсилило русифікацію української системи освіти. Серед них можна назвати Історію української літератури Історію української мови Радянську енциклопедію історії України Історію українського мистецтва.