98659

Помехозащищенность приборов и систем

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Помехозащищенность - свойство прибора или системы противостоять внешним и внутренним электромагнитным помехам реализуемое за счет схемоконструкторских способов которые не нарушают выбранную структуру полезного сигнала и принцип построения прибора или системы. Помехоустойчивость - свойство прибора или системы противостоять внешним и...

Русский

2015-11-05

497.7 KB

0 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Бийский технологический институт (филиал)

Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова

Кафедра МСИА

Реферат по курсу:

«Основы проектирования приборов и систем»

Помехозащищенность приборов и систем

Выполнили:

студент группы ИИТТ-02       Кулишкин М.А.

студент группы ИИТТ-02       Данилов А.В.

         

Руководитель:       

доцент                 Сыпин Е.В.

                                              

Бийск –

Содержание

         Стр.

Введение          3

Помехоустойчивость        

Статическая помехоустойчивость      

Динамическая помехоустойчивость      

Применение характеристики динамической помехоустойчивости

Заключение          

Введение

Помехозащищенность - свойство прибора или системы противостоять внешним и внутренним электромагнитным помехам, реализуемое за счет схемоконструкторских способов, которые не нарушают выбранную структуру полезного сигнала и принцип построения прибора или системы.

Помехоустойчивость - свойство прибора или системы противостоять внешним и внутренним электромагнитным помехам, реализуемое за счет выбранной структуры полезного сигнала и принципа построения прибора или системы.

Таким образом, термин "помехоустойчивость" применим в большей степени к схемотехническим аспектам проектирования приборов или систем, а термин "помехозащищенность" к конструкции прибора или системы в целом, т.е. помехоустойчивость основная составляющая помехозащищенности.

Помехоустойчивость

Помехоустойчивость приборов может быть следующих видов:

1.Статическая помехоустойчивость - при воздействии постоянных напряжений.

.Динамическая помехоустойчивость - к воздействию импульсных помех различной формы.

Статическая помехоустойчивость

Рис. 1 Статическая помехоустойчивость

Рассмотрим (рис. 1) временную диаграмму переключения ИМС из состояния логического 0 в состояние логической 1.

На графике можно отметить ряд характерных уровней напряжения:

  •  Uпор - пороговый уровень переключения микросхемы. При его достижении микросхема переходит из одного логического состояния в другое;
  •  U 0ст.пу - уровень статической помехоустойчивости относительно уровня 0;
  •  U 1ст.пу - уровень статической помехоустойчивости относительно уровня 1.

Пороговый уровень рассчитывается через статические уровни 0 и 1: Uпор = 0,5· (U 0 + U 1).

Уровни статической помехоустойчивости при этом рассчитываются следующим образом:
U 0ст.пу = Uпор - U 0; U 1ст.пу= U 1 - Uпор.

Как видно |U 0ст.пу| = |U 1ст.пу| = Uст.пу .

Пример:

Для микросхем серии ТТЛ

U 1 = 3,5 В; U 0 = 0,4 В;

Uпор = 0,5·3,9 = 1,95 В; Uст.пу = 1,55 В.

Для микросхем серии ЭСЛ

U 1 = -0,7 В; U 0 = -1,7 В;

Uпор = 0,5·(-2,4) = -1,2 В; Uст.пу = 0,5 В.

В целом, чем выше быстродействие микросхемы, тем ниже её помехоустойчивость, особенно динамическая.

Динамическая помехоустойчивость

В аппаратуре в основном преобладают динамические процессы, связанные с изменением во времени токов и напряжений. Эти изменения индуцируют изменяемые токи и ЭДС, воспринимаемых в виде помех, в проводниках на платах и межплатных соединениях. Поэтому импульсные помехи более типичны для ЭС.

Характеристика динамической помехоустойчивости графически описывает способность интегральных схем противостоять импульсным помехам, которые поступают на вход микросхем. Помехи в этом случае представляются импульсами произвольной формы. Измерения этой характеристики можно провести на установке, упрощенное изображение которой показано на (рисунке 2.11).

Рис. 2 Схема теста

В её состав входит:

  •  генератор испытательных сигналов
  •  микросхема, для которой определяется помехоустойчивость
  •  индикатор срабатывания микросхемы

Генератор сигналов - это имитатор импульсных помех, который позволяет управлять параметрами импульсов. Форма импульсов должна быть максимально приближена к форме потенциальных помех. Возможные аппроксимации помех приведены на рисунке.

Рис. 3. Аппроксимация импульсов

Генерирование импульсов с управляемыми параметрами является весьма сложной задачей. По этой причине, основное распространение при анализе помехоустойчивости получил прямоугольный импульс, хотя импульсы № 2 - 4 имеют вид более близкий к форме реальных помех. При использовании прямоугольного импульса в качестве тестирующего возникает проблема исследования ИМС предельного быстродействия. При этом генератор сигналов должен быть построен на элементах, быстродействие которых на порядок выше быстродействия тестируемой микросхемы.

Переменными величинами здесь являются амплитуда импульса помехи Uп и длительность импульса помехи tп.

Возможно проведение вычислительных экспериментов, что снижает ограничение на форму и параметры импульсов, но требует адекватной модели испытуемой микросхемы, что не всегда просто осуществить.

Индикатор - простейшее безинерционное устройство, например, светодиод, фиксирующее события переключения ИМС.

Для получения характристики динамической помехоустойчивости проводят ряд измерений, фиксируя состояние индикатора, приписывая, например, знак "+" событию срабатывания микросхемы, а знак "-" - отсутствию срабатывания. Пусть нами проведены 4 испытания. Итоги эксперимента следующие: в первом и четвёртом случаях срабатывания не происходит, а во втором и третьем - индикатор фиксирует событие срабатывания ИМС: 1.“-“; 2.“+”; 3.“+”; 4.“-“. Результаты эксперимента отражаются на графике в координатах tп, Uп. Точки 1, 2, 3, ... имеют координаты, которые соответствуют длительностям и амплитудам задаваемых генератором импульсов.

Рис. 4 Характеристика ДПУ

После проведения серии экспериментов и получения совокупности точек ”+” и “-“, между точками можно провести границу в виде кривой. Зона выше кривой называется зоной неустойчивой работы, зона под кривой - зоной устойчивой работы микросхемы. Границе между этими зонами и есть характеристика динамической устойчивости.

При длительности помехи меньше tп.min микросхема работает устойчиво при любой амплитуде помехи, но эта длительность мала, что практически исключает наличие таких помех. При наличие на входе микросхемы весьма коротких импульсов помех значительной амплитуды их заряд мал, входные емкости не успевают перезарядиться, и напряжение на входе микросхемы не превосходит допустимое.

При повышении быстродействия площадь зоны устойчивой работы уменьшается. Например, это можно проследить при переходе от ТТЛ к ТТЛШ (см. рисунок). В данном случае помеха, не опасная для ТТЛ может оказаться недопустимой для ТТЛШ.

Рис. 5 Характеристика ДПУ

Применение характеристики динамической помехоустойчивости

Характеристика динамической помехоустойчивости широко используются при проектировании ЭС для оценки возможного нарушения работоспособности цифровых узлов при наличии индуцированных помех. В качестве примера рассмотрим линию связи, изображённую на рисунке.

Рис. 6 Активная и пассивная линии

В линии “А” происходит динамический процесс переключения (т. е. она активна). Линия “Б” находится в статическом состоянии (т. е. пассивна). Между линиями существует связь по магнитному полю (М) и по электрическому - (См), что вызывает появление в линии “Б” индуцированных помех в виде импульсов.

Эти помехи попадают на вход ИМС в линии “Б” и при определенном их уровне соответствующая микросхема может непредсказуемо переключиться.

В данной задаче при анализе качества функционирования цифровых узлов необходимо определить опасность воздействия помех с теми или иными параметрами. Итак:

  1.  Сначала оцениваются взаимные электрические и магнитные параметры связи (т. е. М и См);
  2.  Определяются параметры помехи (Uп, t п) в пассивной линии;
  3.  Оценивается опасность воздействия помех (Uп, tп) по характеристике динамической помехоустойчивости.

Определение параметров помех достаточно сложная задача, которая состоит в том, что необходимо импульс реальной формы привести к эквивалентному прямоугольному, для которого имеется характеристика динамической помехоустойчивости. В настоящее время четких рекомендаций по эквивалентности импульсов не имеется. Поэтому оценка проводится приближенно.

Рис.7 Эквивалентность импульсов

Если ведётся разработка аппаратуры на определенной серии микросхем, то один раз полученная характеристика для типового вентиля может быть применима для всей серии. При смене элементной базы характеристика должна быть получена заново. В нормативно-технической документации в обязательном порядке приводится статическая помехоустойчивость, и в большинстве случаев - динамическая

Заключение

Для повышения помехозащищенности приборов или систем к воздействию помех способствуют специальные меры, которые закладываются на этапе проектирования и конструирования (экранирование, заземление, рациональный монтаж и т.п.)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38909. Изучение прецессии лабораторного гироскопа 4.27 MB
  Окружности по которым движутся точки тела лежат в плоскостях перпендикулярных к этой оси. Эти векторы не имеют определённых точек приложения: они могут откладываться из любой точки оси вращения. Вектор направлен вдоль оси вращения в соответствии с правилом правого винта т. При вращении тела вокруг неподвижной оси вектор углового ускорения направлен вдоль оси вращения в сторону...
38910. Исследование законов вращательного движения на маятнике Обербека 1.08 MB
  ЦЕЛЬ РАБОТЫ: расчет момента инерции сложного тела исследование зависимости момента инерции от распределения массы внутри твердого тела от величины внешней силы и от ее плеча. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Абсолютно твёрдым телом называется тело которое ни при каких условиях не может деформироваться то есть расстояние между двумя точками или точнее между двумя частицами этого тела остаётся постоянным. При вращении твёрдого тела все его точки движутся по окружности центры которых лежат на одной прямой называемой...
38915. Исследование процесса квантования по уровню случайных последовательностей 137.5 KB
  Цель работы Исследование способов моделирования процесса квантования по уровню последовательностей непрерывных случайных величин. Приобретение практических навыков определения статистических характеристик последовательностей дискретных случайных величин и шумов квантования. При квантовании по уровню диапазон возможных изменений функции интервал Xmin Xmx разбивается на m интервалов квантования: qk=zk–zk1 k=1 2 m где z0=Xmin z1 zm1 zm=Xmx.
38916. Исследование способов Моделирования стационарных случайных процессов с разной степенью дифференцируемости 180.5 KB
  Краткие теоретические сведения Распределение энергии случайного процесса по гармоническим составляющим описывается его спектральной плотностью спектром Sw где w=2πf круговая частота. В зависимости от временной структуры процесса этот спектр может принимать различную форму. Следовательно характер распределения энергии процесса по спектру связан со степенью гладкости самого процесса и может быть использован для ее оценки. Известно что спектр процесса однозначно связан с его корреляционной функцией Bτ парой преобразований Фурье...
38917. Исследование способов Моделирование стационарных случайных процессов с заданными статистическими свойствами 181.5 KB
  В настоящей работе такой моделью является модель случайного стационарного процесса с заданными статистическими свойствами описываемыми его корреляционной функцией и спектральной плотностью В соответствии с теорией сформировать случайный процесс с заданной корреляционной функцией можно в частности следующим образом.01; интервал дискретизации t=0 : Ts : 20; вектор моментов времени x1=rndn1 lengtht; белый шум...