МИНИСТЕРТСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра «Электротехники и электроники»

Электромагнитная совместимость информационных систем

Методическое указание к лабораторной работе

г. Набережные Челны

2011 г.

Электромагнитная совместимость информационных систем: Методическое указание к лабораторной работе. /Составитель: Анчугова А.Ф., Муратова З.М. – Набережные Челны: Изд-во ИНЭКА. 2011. – 28 с.

Рецензент : доцент каф. АиИТ, к.т.н. Заморский В.В.

Печатается в соответствии с решением научно-методического со­вета Камской государственной инженерно-экономической академии

Камская государственная

инженерно-экономическая

академия, 2010 г.

Лабораторная работа №1 исследование ёмкостных связей между проводниками на печатной плате.

1. Краткое содержание работы

В работе изучается механизм передачи помехового сигнала между проводниками печатной платы через электрическую составляющую электро­магнитного поля, т.е. через емкостную связь.

Проводится расчетное и экспериментальное определение параметров паразитных емкостных связей между протяженными плоскими провод­никами, размещенными на диэлектрическом основании и моделирующими проводники платы печатного монтажа, а также исследование уровней помеховых сигналов, возникающих в таких системах за счет емкостной связи. Экспериментально изучаются способы уменьшения электромагнитных по­мех (ЭМП) в проводниках печатной платы, обусловленных емкостной связью между ними.

2. Описание установки

Экспериментальное исследование емкостных связей и механизма пере­дачи помеховых сигналов, обусловленных этими связями, проводится на базе модели полосковых проводников, изображенной на рис.1.1, а поперечное сечение модели представлено на рис.1.2.

Рис.1.1. Модель печатной платы

Рис.1.2. Поперечное сечение модели полосковой линии:

1 - 4 - полосковые проводники;

Э1, Э2 - экранирующие плоскости;

Д1 - Д4 - пластины из диэлектрика с относительной диэлектрической проницаемостью =6

Необходимые для проведения расчетов геометрические размеры попереч­ного сечения полосковых проводников и расстояний между ними для исследуемой модели равны: а=2·10^-2м, b=1,5·10^-2 м, t=5·10^-5м, h = 2 ·10^-3 м. Толщина ∆ металлического слоя экранов Э1 и Э2 равна толщине t полосковых проводников, однако при глубине скин-слоя в материале экрана, меньшей его толщины ∆, этот параметр модели в расчетах не используется. Длина полосковых проводников у модели - 0,3 м.

Измерительная установка изображена на рис.1.3.

Рис.1.3. Общий вид лабораторной установки

В установке используются стандартные источники сигналов (генера­тор синусоидальных колебаний ГЗ-33 или ГЗ-34, генератор импульсов Г5-54) и измерительные приборы (милливольтметр ВЗ-28А и осциллограф С1-83).

3. Теоретическая справка

Печатные платы являются основным видом реализации монтажных соединений, применяемых при создании электронной аппаратуры. В зависи­мости от числа слоев печатного монтажа платы разделяют на односторонние, двусторонние и многослойные. Одно- и двухсторонние платы просты в изго­товлении и дешевы, но электрические характеристики линий связи, образуе­мых с их использованием, нельзя признать удовлетворительными при созда­нии быстродействующей цифровой аппаратуры [1] из-за возникновения в них более сильной паразитной связи между печатными проводниками, чем в многослойных платах. Тем не менее исследование связей между печатными проводниками в одно- и двухсторонних платах позволяет изучить механизмы проникновения помеховых сигналов за счет взаимной связи между провод­никами в таких линиях и выявить способы их уменьшения.

Системы проводников, образующих наиболее часто встречающиеся полосковые линии передачи (часто их называют «линии связи», распростра­няя это понятие на полосковые линии в пределах платы печатного монтажа), по степени локализации электромагнитного поля вблизи проводников можно разделить на следующие виды: 1) однослойные без экранирующей плоско­сти; 2) двухслойные с экранирующей плоскостью; 3) трехслойные с двумя экранирующими плоскостями. С увеличением числа экранирующих плоско­стей в этих системах электромагнитное поле все больше сосредотачивается в области между полосковым проводником и экраном, что обеспечивает ста­бильные электрические параметры линии по длине проводника (за счет уменьшения возмущающего влияния ее окружения) и приводит к уменьше­нию уровня индуцируемых в линию помех (за счет уменьшения связи с внешними полями).

В случаях, представляющих практический интерес, при исследовании механизма передачи ЭМП исходят из квазистатического приближения, так как в поперечном к продольной оси печатных проводников направлении рас­стояния между ними много меньше длины волны передаваемых по ним сиг­налов. Это позволяет существенно упростить решаемую задачу, разделяя ме­ханизм передачи помехи на емкостной и индуктивный. В свою очередь, в этом приближении расчет паразитной связи между печатными линиями по электрическим полям сводится к расчету электростатических полей и может быть осуществлен в понятиях емкостей электрических цепей (при протя­женных проводниках - цепей с распределенными параметрами). Для расчет­ной оценки коэффициентов передачи помеховых сигналов, обусловленных этим механизмом передачи помехи, необходимо знать величины эквивалент­ных емкостей, включаемых в эквивалентной схеме линии передачи между проводниками линий, а при наличии экранных плоскостей также и емкостей, включаемых между проводниками линий и экранными плоскостями.