2. Помехи в длинных линиях передачи

В длинной линии характер распространения сигнала радикально отличается от процессов в короткой линии. В длинной линии в общем случае существуют падающие и отраженные волны (рис. 8.3), которые существенным образом искажают информационный сигнал.

Рис. 8.3. Распространение сигнала в длинно линии и форма сигнала на нагрузке

Эквивалентная схема драйвера и линии показана на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Эквивалентная схема драйвера, работающего на длинную линию

Напряжение, поступающее на линию в первоначальный момент времени, которое соответствует амплитуде V_fпадающейволны, согласно схеме рассчитывается по формуле:

,

где V_drvнапряжение логической единицы драйвера,Zволновое сопротивление линии передачи,r_oвыходное сопротивление драйвера.

Амплитуда отраженной волны зависит от коэффициента отражения:

.

Коэффициент отражения в начале линии .

Коэффициент отражения в конце линии .

3. Расчет помех отражения при линейных нагрузках

Пример. Определить искажения сигнала в длинной линии при следующих условиях:

• генератор вырабатывает скачок напряжения V_drv = 5 В,

• выходное сопротивление генератора r_o = 10 Ом,

• входное сопротивление микросхемы r_i = 120 Ом,

• волновое сопротивление линии Z = 50 Ом,

• длина линии l = 5 м,

• удельное время распространения сигнала t_d = 5 нс/м.

1. Время пробега электромагнитной волны вдоль линии от генератора до нагрузки

, нс.

2. Напряжение, поступающее на линию при t = 0:

, В

3. Коэффициенты отражения: на входе линии:

.

на выходе линии

.

4. Амплитуды падающих и отраженных волн:

Время, t	Амплитуда падающей волны, Uп, В	Амплитуда отраженной волны, Uо, В
0 < t < T	4,165
T < t < 2T		4,1650,412 = 1,73
2T < t < 3T	1,73( 0,667) =  1,15
3T < t < 4T		 1,150,412 = 0,473

5. Построение диаграммы координата – время

5. Построение осциллограмм в начале и в конце линии.

Характер переходного процесса в длинной линии

Сопротивления нагрузки		Коэффициенты отражения		Характер процесса форма сигнала ступенчатая
ro	ri	ks	kr
< Z	< Z	< 0	< 0	Затухающий
< Z	> Z	< 0	> 0	Осциллирующий
> Z	> Z	> 0	> 0	Возрастающий
> Z	< Z	> 0	< 0	Осциллирующий

4. Согласование длинных линий

Основной способ борьбы с помехами отражения  согласование.При согласовании обеспечивается равенство волнового сопротивления линии передачи и нагрузки. Поэтом на выходе линии необходимо поставитьпараллельныйрезистор (рис. 8.6), равный волновому сопротивлению, а на входе линиипоследовательныйрезистор (рис. 8.5), сопротивление которого совместно с выходным сопротивлением микросхемы должно быть равно волновому сопротивлению.

Согласование делителем на выходе линии (рис. 8.7) эквивалентно согласованию одиночным резистором. Параллельное включение резисторов должно давать сопротивление, равное волновому.

Рис. 8.5. Согласование по входу линии

Рис. 8.6. Согласование по выходу линии

Рис. 8.7. Согласование делителем напряжения

Основное требование  однородность линии передачи, т.е. постоянство волнового сопротивленияна всех участках по всей длине!