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

69541. Складні речовини. Основні класи неорганічних сполук. Оксиди, їх склад, назва, визначення. Фізичні властивості 71 KB
  Ознайомити учнів з основними класами неорганічних сполук; складом, фізичними властивостями оксидів, та їх класифікацію; вдосконалювати вміння складати формули бінарних сполук.; виробляти вміння складати генетичні ряди.
69542. Конспекти уроків з технології 11 клас 655 KB
  Професійна діяльність і професійне самовизначення. Проектування як складова сучасного виробництва в життєдіяльності людини. Методи творчого та критичного мислення в проектній технології. Раціоналізаторські пропозиції – рушійна сила розвитку виробництва...
69543. Методологія і організація наукових досліджень 483 KB
  Наукове дослідження – це процес генерування нових наукових знань, тобто процес вивчення певного об’єкта (процесу або явища) з метою встановлення закономірностей його виникнення, розвитку і перетворення для раціонального використання у практичній діяльності людей.
69544. Методы прогнозирования и принятия решений, курс лекций 1.49 MB
  В курсе лекций показаны роль и место управленческих решений в функционировании организаций, методология и технология процесса разработки управленческих решений, классификация и типология управленческих решений, качество и эффективность управленческих решений, роль и методология прогнозирования в процессе принятия решений.
69545. Основы управления интеллектуальной собственностью, курс лекций 365.5 KB
  Интеллектуальная собственность в последнее время стала одной из основных движущих сил развития общества. В большинстве стран мира сложилась крупная отрасль общественного производства – экономика интеллектуальной собственности.
69546. Соціологія, курс лекцій 1.25 MB
  Вивчення даного курсу допоможе сформувати у майбутніх фахівців соціологічне мислення і культуру, надасть їм необхідну допомогу в розумінні сутності й змісту складних соціологічних явищ і процесів, що відбуваються в сучасному ринковому суспільстві
69547. Видоутворення: основні способи і значення 125.5 KB
  Видоутворення – еволюційний процес утворення нових біологічних видів (з предкового). Вперше термін «видоутворення» або «кладогенез» був введений біологом Оратором Куком. З генетичної точки зору видоутворення - це процес перетворення генетично відкритих систем (внутрішньовидові форми) в генетично закриті (види).
69548. Функции и виды конфликтов 89.5 KB
  Конфликт часто сопровождается стрессом. При частых и эмоциональных напряженных конфликтах резко возрастает вероятность сердечно-сосудистых заболеваний, а также хронических нарушений функционирования желудочно-кишечного тракта.
69549. ГАЛЬВАНОМАГНІТНІ ЕФЕКТИ 530.5 KB
  Реакція твердих тіл, що проводять струм, на одночасну дію електричного і магнітного полів різноманітна. Можна спостерігати порушення електронейтральності, зміну провідності, виникнення градієнтів температури та ін.