42. Выбор размеров печатной платы.

• Плата – подложка, основание. В ГОСТе, утверждённом в 1980 году, плата выделена в отдельный уровень В структуре КС ВТ, предложенной МЭКом, плата рассматривается на подуровнях I-1, I-2. Размеры регламентируются стандартами.

• При выборе платы закладываются потенциальные возможности:

– высокая плотность компоновки;

– получение вариантных компоновок и наращивание;

– электрическая и конструктивная совместимости.

• Основные размеры H и B регламентированы ГОСТ в виде зоны размеров, введённых для выбора. Эти рекомендации носят общий характер и сводятся к следующему:

а) До 100 мм можно применять любые размеры B и Н, кратные 2,5 мм (шагу вывода).

б) До 350 мм – любые, кратные 5 мм; свыше 350 мм – кратные 10 мм.

в) Максимальный размер B, H = 470 мм

г) Соотношение сторон должно быть не более 1:3

д) Размер L (толщина) не менее 1,6 мм (1,5 мм?)

е) Стандарты на диаметр отверстий, процесс нанесения элементов, качество печатного монтажа.

[Далее – в вопросе №22 – плата в структуре конструкционной системы.]

43. Кабели связи. Электрические, оптические.

• Кабельные системы являются наиболее традиционной и широко распространенной физической средой передачи данных (альтернатива – беспроводная связь в виде ИК излучения и радиоволн; применение ограничено из-за высокой стоимости приёмо-передающих устройств и электромагнитного загрязнения среды).

• Кабель – конструкция из нескольких электрических (оптических) проводов, заключенных в общий "чулок" (jacket), защищающий их от внешних воздействий. Всё многообразие кабелей, использующееся для передачи информации, может быть разделено на электрические (в общем случае – медные, но бывают серебряные, алюминиевые и др.) и на оптоволоконные (а также гибридные, когда в общей оболочке заключено два вида проводов). Кабели бывают коаксиальными и витыми парами (также бывают и невитые пары, когда провода идут параллельно в одном общем экране).

• Основные параметры медного кабеля:

– волновое сопротивление z_л (устаревшее название – импеданс);

– полоса пропускания – максимальная частота сигнала, затухание которого имеет еще приемлемое значение;

– погонное затухание сигнала (Ом/м). (Скорее всего, дБ) (Ом∙м – ед. удельного, а Ом/м – погонного сопротивления)

–чувствительность к ЭМ помехам;

– собственное излучение кабеля.

• Конструкция коаксиального кабеля (в разрезе):

– Диаметры центральной жилы, оплетки, диэлектрическая проницаемость диэлектрика определяют частотные свойства кабеля.

– Материалы и сечение проводников определяют затухание сигнала в кабеле, его волновое сопротивление z_л

– Все поля локализованы внутри кабеля, поэтому не создаётся внешних помех; сам кабель также малочувствителен к внешним помехам.

– Недостатки: невысокая пропускная способность – до 10 Мбит/с. Исключение – кабель Ethernet со специальной 2-х мм посеребрённой жилой и двойным слоем оплётки: жёлтый толстый кабель Ethernet – до 100 Мбит/с.

– Волновое сопротивление z_л различных кабелей: телевизионный – 75 Ом; Ethernet – 50 Ом; ARCnet – 93 Ом.

•Витая (скрученная) пара используется во всех современных сетевых приложениях, а также в аналоговой и цифровой телефонии (VoIP).

– Провода идут не параллельно, а скручены под некоторым углом, что существенно улучшает индуктивные и емкостные свойства. Для внешних полей витая пара симметрична, что снижает их влияние – на выходе получаем дифференциальную (разностную) помеху; также снижается уровень излучения.

–С уменьшением шага скрутки помехи уменьшаются, однако увеличивается погонное затухание и время задержки.

– По частотному диапазону использования введено 6 категорий витой пары, различающиеся частотным диапазоном и стоимостью (переход в диапазон 600МГц и выше).

– Наиболее часто используется неэкранированная витая пара UTP (unshielded twisted pair, неэкранированная витая пара). Волновое сопротивление: z_л = 100, 130, 150 Ом. На основе простой витой пары делаются сборки витых пар, заключённых в оболочку. Используются как неэкранированные (UTP, рис. слева), так и экранированные (FTP, STP… – рис. справа) витые пары. Иногда экранируют все пары вместе, иногда – каждую по отдельности.

•Оптоволоконные линии связи. В основе оптоволокна лежит эффект полного внутреннего отражения луча, падающего на границу двух сред с различными показателями преломления. Оптоволокно – двухслойный стеклянный стержень.

– core – сердцевина – центральная, внутренняя часть;

– cladding – внешний слой – оптическая оболочка на основе стекла;

– jacket – защитная оболочка (защитное покрытие);

– buffer – буфер – защита от внешних механических и климатических воздействий (может не быть).

При прокладке оптоволоконных кабелей используется метод «вдувания», а не протягивания. При оконцовке используется технология приклеивания.

По траектории распространения света:

– SMF – одномодовое оптоволокно: d_core = 8 мкм; 9,5 мкм; d_cladding = 125 мкм

– MMF – многомодовое оптоволокно: d_core = 50; 62,5; 100 мкм; d_cladding = 140 мкм

•Общие характеристики оптоволокна:

– Очень высокая скорость, ограничиваемая быстродействием преобразователей электричество ↔ свет.

– Идеальная защита информации от несанкционированного доступа.

– Высокая стоимость самого кабеля и его прокладки.

– Сложность процесса согласования, оконцовки.

– Существенное влияние ионизирующего излучения (помутнение и, как следствие, потеря прозрачности ядра).

• Оконцовка – terminating – закрепление кабеля в разъёме, подключаемом к оборудованию.