21129

Воздействия электрического характера

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

При реализации устройства возникают паразитные связи помехи. Паразитные связи являются следствием неидеальности реализации электрической схемы поэтому значения наводок определяются конструкцией изделия табл. Классификация паразитных связей в каналах передачи информации Причины помех Источники помех внутренние внешние Включение напряжения помехи в канале связи последовательное последовательное последовательное и параллельное Физические причины паразитной связи Неидеальность элементов в канале связи Неидеальность токопроводящих цепей...

Русский

2013-08-02

48 KB

7 чел.

Воздействия электрического характера.

Конструктор получает электрическую схему и техническое задание, в котором указаны особенности работы разрабатываемого изделия, уровни полезных сигналов, допустимые уровни помех, предполагаемые источники и приемники наводок. При создании электрической схемы уже были решены задачи выбора элементной базы, частично решены вопросы унификации и стандартизации, определены электрические характеристики разрабатываемого изделия (вид входной и выходной информации, погрешность, энергоемкость и т.д.), проведена разбивка на блоки. Осталось соединить все элементы, как показано на схеме, и изделие должно работать.

Однако точно рассчитанная по всем параметрам (в том числе и на устойчивость) схема решительно отказывается работать. Появляются сбои и ложные срабатывания в цифровых устройствах, нестабильность усиления, частотных и фазовых характеристик (в аналоговых устройствах). Усилители превращаются в генераторы, а если генераторы и выдают требуемые сигналы, то их сигналы оказываются в таких точках схемы, в которых их присутствие не желательно. При реализации устройства возникают паразитные связи, помехи.

Паразитная связь – это не предусмотренная электрической схемой и конструкцией связь, между элементами устройства или устройством и внешней средой, приводящая к появлению помех. Помехи – электрические сигналы, не предусмотренные электрической схемой изделия. Помехи делят на шумы и наводки. Наводки – это помехи, возникающие вследствие появления паразитных связей. Шумы – это электрические сигналы, возникающие в электронных приборах, не зависимо от наличия внешних связей и сигналов.

Паразитные связи являются следствием неидеальности реализации электрической схемы, поэтому значения наводок определяются конструкцией изделия (табл.4.1). Шумы являются следствием неидеальности характеристик электронных приборов, резисторов и конденсаторов.

4.1. Классификация паразитных связей в каналах передачи информации

Причины помех

Источники помех

внутренние

внешние

Включение напряжения, помехи в канале связи

последовательное

последовательное

последовательное и параллельное

Физические причины паразитной связи

Неидеальность элементов в канале связи

Неидеальность токопроводящих цепей

Электрические и магнитные поля

Конструктивные причины появления паразитной связи

Наличие контактных соединений

Наличие общего провода

Емкостные и индуктивные паразитные связи

В процессе теплового движения электронов в проводнике происходят случайные изменения их концентрации в разных областях проводника, в результате на концах проводника возникает разность потенциалов, значение которой беспорядочно флуктуирует.

В пленочных и матричных резисторах типов МЛТ, С2-8, С2-23, С2-36, токопроводящий слой которых имеет зернистую структуру, возникают дополнительные шумы, обусловленные флуктуациями проводимости.

В полупроводниковых приборах кроме тепловых шумов возникают дробовые и мерцательные шумы. Дробовые шумы, имеющие постоянную амплитуду во всей полосе частот, возникают вследствие неупорядоченной диффузии неосновных носителей, а также рекомбинации и генерации электронно-лучевых пар. Мерцательные шумы (шумы вида 1/f) возрастают с понижением частоты. Причины возникновения мерцательных шумов многочисленны и многообразны, но в основе их возникновения лежат медленные флуктуации зарядов и их перераспределение по объему полупроводника. Значения тепловых, дробовых и мерцательных шумов полупроводниковых приборов определяется полосой рабочих частот и режимов работы, и зависят от конструкции устройства, в котором они применяются.

Паразитные элементы – это не предусмотренные электрической схемой элементы, появившиеся в результате неидеальной практической реализации электрической схемы. Паразитные элементы возникают вследствие невозможности создания проводников и линий связи, не обладающих сопротивлением, индуктивностью и емкостью, и невозможности создания элементов схемы, обладающих только одним параметром: R, L, и C.

В реальной конструкции любой элемент обладает всеми тремя параметрами одновременно.

Причины возникновения помех.

Помехи в цепях связи и сигнальных цепях могут быть оценены в процессе проектирования. Особенностью этого вида помех является малая длительность и большая интенсивность.

Остальные причины, вызывающие искажения сигналов при прохождении их по цепям ВТ, следующие:

  1.  отражения от несогласованных нагрузок и от различных неоднородностей в линиях связи;
  2.  затухание сигналов при прохождении их по цепям последовательно соединенных элементов;
  3.  ухудшение фронтов и задержки, возникающие при включении нагрузок с реактивными составляющими;
  4.  задержки в линии, вызванные конечной скоростью распространения сигнала;
  5.  перекрестные помехи;
  6.  паразитные связи между элементами цепи питания и заземления;
  7.  наводки от внешних электромагнитных полей.

4.4.2. Электрические связи между элементами в ВТ.

Связи между элементами в ВТ выполняются различными способами в виде печатных и навесных проводников. При группировке элементов по узлам образуются связи, которые делятся на электрически «короткие» и «длинные».

Короткие – линии связи, время распространения сигнала в которых много меньше значение переднего фронта, передаваемого по линии импульса (в пределах ячеек и модулей). Сигнал, отраженный от несогласованных нагрузок в этой линии связи, достигает источника раньше, чем успеет существенно изменится входной импульс. Свойство такой линии описываются сосредоточенными сопротивлениями, емкостью и индуктивностью.

Длинная линия связи характеризуется временем распространения сигнала, которое много больше фронта импульса (соединение внутри субблоков, блоков, панелей, внутристоечные, межотсечные для ВТ). В этой линии отраженной от конца линии сигнал приходит к ее началу после окончания фронта импульса и искажает ее форму. При расчете такие линии следует рассматривать как линии с распределенными параметрами. Количество длинных линий имеет тенденцию к росту.

Помехи при соединении элементов ВТ короткими связями.

При анализе процессов в коротких линиях связи составляют эквивалентную схему, содержащую сосредоточенные индуктивность и емкость. Исходя из предположения преобладания того или иного параметра, рассмотрим влияние каждого в отдельности на передачу сигнала. Индуктивный характер сигнальной линии связи рассчитывается по эквивалентной схеме. При подаче на вход схемы ступеньки напряжения с амплитудой UВЫХ1. 

При этом напряжение на входе второго элемента

Так как в микроэлектронных элементах обычно Rвых<< Rвх, то

 В общем случае в цепи приемника наводки возникают как емкостная, так и индуктивная помехи. При этом емкостная наводка изменяет потенциал всей линии связи, а индуктивная создает разность потенциалов между входом и выходом линии. Прямой способ нахождения суммарной помехи сложен. Достаточно хорошее приближенное решение может быть найдено путем нахождения допустимой длины линии связи для емкостной lc и индуктивной lм составляющей помехи. Полагая, что амплитуда помехи пропорциональна длине провода, можно определить допустимую длину общего участка двух сигнальных цепей по формуле

L =lc lм / (lc + lм).

Методы снижения паразитных связей.

Для снижения наводок необходимо устранять или ослаблять до допустимых значений паразитные связи. В первую очередь ослабление паразитных связей должно производиться прямым уменьшением Спар, Lпар, Мпар и Zобщ. Способы уменьшения паразитных связей в принципе несложны:

- размещения вероятных источников и приемников наводок на максимально возможном расстоянии друг от друга;  

- уменьшение габаритов токонесущих элементов, обеспечивающих минимум паразитной связи ( для получения минимальной взаимной индуктивности катушек индуктивности их оси должны быть взаимно перпендикулярны);

- сведение к минимуму общих сопротивлений;

- изъятие посторонних проводов, проходящих через несколько узлов или блоков, которые могут связать элементы, расположенные достаточно далеко друг от друга;

- при невозможности исключения посторонних проводов, создающих паразитную связь, необходимо позаботиться о том, чтобы при емкостной паразитной связи сопротивление постороннего провода относительно корпуса было минимальным, при индуктивной паразитной связи необходимо увеличивать внутреннее сопротивление посторонней линии связи, в последнюю очередь установить экраны и развязывающие фильтры. Экранирование – это локализация электромагнитной энергии в пределах определенного пространства путем преграждения ее распространения. Развязывающий фильтр – это устройство, ограничивающее распространение помехи по проводам, являющимся общими для источника и приемника наводки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6928. Расчет источников вторичного питания 132.5 KB
  Расчет источников вторичного питания Расчет трансформатора. Типовой источник электропитания содержит трансформатор, выпрямитель и сглаживающий фильтр, поэтому расчет состоит из определения параметров трансформатора, выборе диодов выпрямителя и...
6929. Шум и его влияние на организм. Предупреждение вредного действия шума на производстве 71.5 KB
  Шум - беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков способен оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические колебания в твердых, жи...
6930. Хаотическое и структурное программирование 107 KB
  Хаотическое и структурное программирование Для начального периода развития программотехники, когда программы были штучным продуктом, характерен стиль программирования, который впоследствии получил название хаотическое программирование....
6931. Материя. Категория и атрибуты бытия 123 KB
  Введение Нас, людей, как мыслящих существ, естественно интересует вопрос: как возник наш человеческий мир, что ему предшествовало, благодаря чему он стал возможным? Что представляет собой реальный предмет, реальный мир? Каково его бытие? Мы, ко...
6933. Управление налогами на предприятие в России 322 KB
  Введение В науке финансового менеджмента традиционно сложилась ситуация, при которой как западными, так и отечественными учеными-экономистами вопросам налогового планирования практически не уделяется внимания. Отсутствует глубокая теоретическая прор...
6934. Экзаменационные ответы по философии. 403.5 KB
  Мировоззрение. Особенности философской мысли Древнего Китая. Философия Нового времени. Способы понимания диалектики развития. Особое место в социальном опосредовании. Бывает инд...
6935. Философия. Философские понятия, категории и глобальные проблемы 2.33 MB
  Предмет философии. Если философия–наука, то должна иметь предмет исследования. В центре материального, духовного и идеального–стоит человек здесь надо искать предмет философии. Проблема человека–проблема сопоставления себя и пр...
6936. Шпаргалка по философии: ответы на экзаменационные билеты 184.59 KB
  Шпаргалка по философии: ответы на экзаменационные билеты 1. ПРЕДМЕТ ФИЛОСОФИИ Философия (от греч. phileo - люблю, sophia - мудрость) - любовь к мудрости. Философия — это наука о всеобщем, она - свободная и универсальная обла...