8 Конструирование типовых элементов учетом паразитных влияний

На работу ВТ сильно влияют помехи:

1) от эффекта отражений;

2) перекрестные помехи;

3) по цепям управления и питания.

8.1 Виды линий связи и их электрические параметры

Линия связи относится к электрически “длинной”, если время распространения сигнала > фронта импульса . Большие линий связи является электрически короткими. Такими считают линии, когда длительность фронта импульса > времени задержки сигнала.

Tф>=4Тзс

Для таких коротких соединений характерно ухудшение фронтов появления паразитных сигналов на пл.-й получасти импульсов. Основная причина отражения сигналов и помех.

Линия связи на отдельных участках могут иметь различные рода конструктивный вид (микрополосковая линия – контакт разъема – витая пара – контакт разъема – микрополосковая линия).

Степень искажения сигнала зависит от электрических параметров, типологии, геометрической длины соединения.

В процессе конструирования необходимо обеспечить, чтобы уровень помех не допускал допустимый предел, а задержки сигналов должны обеспечить требуемое быстродействие.

Рассмотрим электрические параметры линий связи на примере 2 взаимодействия линий связи, учитывая что среди разного рода искажающих факторов значительное влияние имеют перекрестные помехи.

Z0=

R0,G0-активное R и проводимость линий связи.

L0 и С0- собственная емкость и индуктивность.

Так как L0 и G0 малы, то Z0= .

Рассмотрим виды связей, используя в виде межсоединений ЭВМ.

1. Проводник над заземленной плоскостью.

2. Витая пара.

3. Полосковая линия

4. Микрополосковая линия

5. Коаксиальный кабель-Это идеальная экранированная линия связи. При анализе взаимодействия линий связи необходимые учитывать их взаимную индуктивность и емкость.

6. Печатные проводники на поверхности однородного диэлектрика.

7. Печатные проводники на разных слоях однородного диэлектрика. Взаимную емкость называют межслоевой.

8.2 Конструирование линий связи с учетом эффекта отражений

Это отражение сигнала от схемного или конструктивных элементов.

Рассмотрим эффект на примере соединения 2 логических элементов схемы ТТЛ.

Un z0,L Uк

U вх

Z1-выход R элемент источника.

Z2- вход R элемент нагрузки

Z0-волн. R линии связи

L- длина меньшей связи.

Uн, Uк- потенциально начальные и конечные точки линии связи.

Пусть генератор в момент времени t=0 вырабатывает идеальную ступеньку напряжения U вх.

Если z2=t0 ,то линия работает в согласованном режиме, то есть эффект отражения отсутствуют, так как нагрузка целиком поглощается сигналом. Если z2 <> z0 и z1 <> z0, то через время Tз,2Tз,3Tз, …сигнал будет поочередно отражаться от конца К и начала Н линии связи.

Время Tз=L*з.р., где з.р. – это задержка распространения сигнала на 1 длины.

Эффект отражения приводит к затягиванию процесса установления положения фронта импульса и возникновению колебания на отрицательном фронте. Искажение сигнала увеличивается с увеличением длины линии связи и рассогласованием цепи.

Степень искажения положительного фронта оценивается параметрами tсв и tвосст изменяемыми соответственно на уровне 0,5 и 0,95 Uвх амплитуды импульса.

tсв характеризует задержку положения фронта сигнала, t восст- время восстановления помехоустойчивости.