16. Принципы возникновения помех в печатных платах.

Все цифровые схемы соединяются через шины питания, которые как и источник питания имеют конечный импеданс. Появление импульсных помех в шинах питания вызвано процессами коммутации цифровых схем при переходе из одного логического состояния в другое, и привести к сбою в работе цифрового устройства.

П ечатные платы являются основным видом коммутационных плат, применяемых для создания электронной аппаратуры.

Виды компановки:

1. П роизвольная

2. Компланарная (2 проводника в 1 плате), уменьшается активное, возрастает реактивное сопротивление.

3. Параллельная

4. З аземляющий: используются в многослойных печатных платах (2, 3 слоя, до 7).

Наименее возможный импеданс шин питания достигается при использовании многослойного печатного монтажа. При использовании двухслойных печатных плат часто применяют такую схему:

Это упрощает разведение сигнальных проводников.

Помехи в цепях питания возможны из-за падения напряжения на активном сопротивлении шин питания при протекания по ним постоянных токов, а также возможно возникновение ЭДС самоиндукции про протекании импульсных токов. Первый вид помех – статические помехи, второй – динамические (импульсные), а помехоустойчивость соответственно статическая и динамическая.

Статическая помеха = Σ падений напряжений на единичном проводе от каждого элемента.

Rш1=Rш2=…= Rшn I1=I2= In

17. Методы повышения помехоустойчивости в коротких линиях связи. Паразитные колебания.

1) Применение триггер Шмиддта

В этом случае фронт может быть даже лучше исходного но возможно задержки и временные несоответствия в импульсном сигнале. Напряжение отпирания и запирания различно — могут быть временные несоответствия. Этот метод является высокоэффективным, но накладывает жесткие требования на временные соотношения и чаще используется, когда необходимо сформировать фронт.

2) Использование симметричной пары, питаемой двумя парафазными сигналами

П ри этом логические элементы должны иметь дифференциальные входы-выходы (подавление симфазных помех).

3) Кроме этого применяются симфазные трансформаторы:

Применяются при наличии дифференциальных передатчиках. В них существенно может быть повышена помехоустойчивость за счет компенсации наведенной помехи.

4) Установка конденсаторов на сигнальный проводник (простейший способ):

П люсы: фактически ФНЧ, недостаток — появление задержек и искажение фронтов.

Длинные линии можно подключать не только к специальным передатчикам, то также непосредственно к схемам микропроцессоров. При этом накладываются ограничения:

• время нарастания импульса ~ 30 нс и более

• линия связи, не снабженная специальными средствами для подавления отраженных волн и помех имеет ограниченную длину.

П ри использовании в качестве длинных линий витых пар обратный провод необходимо подключить к общему проводу, причём сделать это непосредственно у приёмника и передатчика:

В качестве критической длины используется следующее:

Паразитные колебания в коротких линиях связи возникают из-за высокой добротности линии.

Поскольку схему можно преобразовать к такому виду:

Образуется ни что иное, как ФНЧ, который имеет АЧХ вида:

В связи с этим это отражается на фронте импульса, поскольку срезаются ВЧ составляющие спектра.

Д ля устранения паразитных колебаний используют ферритовые шайбы (феррит кольцо на проводнике) для увеличения индуктивности и снижения добротности:

Колебания могут носить затухающий или апериодический характер:

Д обротность в основном зависит от индуктивности, потери:

Потери:

А резонансная частота колебаний: f₀ = 1/ 2*π*√(Lп*(Сл+Свх))

Наибольшее проявление колебательный процесс имеет в быстродействующих схемах, уже при длине проводника длиной 25…30 см и особенно при перепаде с единицы в нулевое состояние.