Методы снижения паразитных связей

Для понижения наводок нужно устранять либо ослаблять до допустимых значений паразитные связи. Сначала ослабление паразитных связей должно выполняться прямым уменьшением и Методы уменьшения паразитных связей в принципе несложны:

· размещение возможных источников и приемников наводок на очень вероятном расстоянии друг от друга;

· уменьшение габаритов токонесущих частей, обеспечивающих минимум паразитной связи (для получения малой Методы снижения паразитных связей обоюдной индуктивности катушек индуктивности их оси должны быть взаимно перпендикулярны);

· сведение к минимуму общих сопротивлений;

· изъятие сторонних проводов, проходящих через несколько узлов либо блоков, которые могут связать элементы, расположенные довольно далековато друг от друга;

· при невозможности исключения сторонних проводов, создающих паразитную связь, нужно позаботиться о том, чтоб при емкостной Методы снижения паразитных связей паразитной связи сопротивление стороннего провода относительно корпуса было наименьшим, при индуктивной паразитной связи нужно наращивать внутреннее сопротивление сторонней полосы связи, в последнюю очередь установить экраны и развязывающие фильтры. Экранирование — это локализация электрической энергии в границах определенного места методом преграждения ее распространения. Развязывающий фильтр — это устройство, ограничивающее распространение помехи Методы снижения паразитных связей по проводам, являющимся общими для источника и приемника наводки.

Введение экранов нередко просит существенного конфигурации сборки, конструкции, а время от времени и габаритных размеров изделия, потому конструктор должен ясно осознавать физическое действие каждой детали экрана, воздействие хоть какого элемента конструкции на значение паразитных связей. Нужно кооперировать элементы экранов с Методы снижения паразитных связей элементами несущей конструкции. Общая рекомендация сводится к тому, что на исходном шаге конструирования нужно принимать все вероятные меры для понижения па­разитных связей, а уже позже в процессе экспериментальной доводки изделия убрать те элементы, которые оказались излишними. Исключить какой-нибудь элемент из готового изделия проще, чем добавить.

Угнетение емкостных паразитных Методы снижения паразитных связей связей. Емкостная паразитная связь меж 2-мя электронными цепями появляется через ближнее электронное поле. Для понижения паразитной емкости меж электронными цепями вводится токопроводящий экран, соединенный с общим проводом и замыкающий на общий провод огромную часть электронных силовых линий (рис. 4.30). В согласовании с этим наводка из второго канала Методы снижения паразитных связей в 1-ый при отсутствии экрана

.

Рис. 4.30 – Принципная схема экранирования

Введением экрана, имеющего сопротивление, равное нулю относительно общего провода, на теоретическом уровне наводку можно понизить до нуля. Фактически же всегда из-за наличия проводников и технологических отверстий и появления краевых эффектов имеется остаточное ближнее электронное поле и, как следует, остаточная емкость тогда наводка

Эффективность экранирования

(4.9)

Выражение (4.9) является Методы снижения паразитных связей приближенным, потому что изменение С оказывает влияние на постоянную времени Т, но это воздействие так не достаточно, что им можно пренебречь. При экранировании электронного поля очень принципиально сделать низкое сопротивление экрана относительно корпуса (общего провода). Возникновение хоть какого сопротивления, в особенности индуктивного, в цепи соединения экрана с Методы снижения паразитных связей общим проводом делает эффект паразитной связи через сторонний провод, потому все железные элементы конструкции кропотливо соединяются меж собой и общим проводом.

Угнетение индуктивных паразитных связей. Паразитная индуктивная связь появляется меж электронными цепями через ближнее магнитное поле. Для понижения магнитных полей употребляют два вида экранирования — магнитостатическое и динамическое.

Магнитостатическое экранирование либо Методы снижения паразитных связей экранирование шунтированием магнитного поля основано на применении экранов из ферромагнитных материалов с большой магнитной проницаемостью. Полосы магнитного поля вроде бы втягиваются в материал с более высочайшей магнитной проницаемостью, в итоге снутри экрана поле ослабляется. Эффективность магнитостатического экранирования находится в зависимости от магнитного сопротивления экрана:

,

где — относительная магнитная проницаемость;

h Методы снижения паразитных связей— толщина стен экрана;

D— поперечник эквивалентного сферического экрана. Для экрана в форме куба тут — размер стороны куба.

Эффективность магнитостатического экранирования не находится в зависимости от частоты в тех границах, в каких от частоты не зависит магнитная проницаемость материала экрана. Эффективность экранирования понижается при наличии в конструкции экрана соединений и швов Методы снижения паразитных связей, идущих поперек линий магнитного поля и снижающих действенное значение магнитной проницаемости экрана. Магнитостатическое экранирование имеет невысокую эффективность: Э = 2 — 5, им пользуются на низких частотах, на которых мала эффективность динамического экранирования.

Физический смысл динамического экранирования состоит в том, что переменное магнитное поле ослабляется по мере проникания в металл с малым Методы снижения паразитных связей электронным сопротивлением (медь, алюминий и т. д.), потому что внутренние слои экранируются вихревыми токами, возникающими в слоях, расположенных поближе к поверхности. Экранирующее действие вихревых токов определяется 2-мя факторами: оборотным полем, создаваемым токами, протекающими в экране, и поверхностным эффектом в материале экрана.

Вследствие экранирования внутренних слоев вихревыми токами, циркулирующими Методы снижения паразитных связей в поверхностных слоях, переменное магнитное поле ослабляется по толщине материала экрана. Это вызывает неравномерное рассредотачивание токов по толщине экрана, называемое поверхностным эффектом:

где — плотность тока на глубине X и на поверхности экрана;

где - эквивалентная глубина проникания тока;

— удельное сопротивление материала экрана;

- относительная магнитная проницаемость;

— абсолютная магнитная проницаемость вакуума;

— радиальная частота.

На Методы снижения паразитных связей частотах, на которых толщина действуют оба фактора, и эффективность экранирования

(4.10)

где h — толщина стен экрана;

D — ширина прямоугольного экрана либо поперечник цилиндрического;

— коэффициент формы. Для прямоугольного экрана , для цилиндрического , для сферического

На очень больших частотах, где , значение суммы в круглой скобке уравнения (4.10) всегда больше 1/2, что позволяет упростить выражение:

(4.11)

Из (4.11) проще Методы снижения паразитных связей получить формулу для расчета малой толщины стен экрана, обеспечивающей эффективность экранирования не ниже данной:

(4.12)

На низких частотах либо при малой толщине экрана воздействие поверхностного эффекта ниже, и эффективность экранирования

Экранирование проводов и катушек индуктивности. При экранировании реальных частей, к примеру трансформаторов, катушек индуктивности, проводов, обычно требуется одновременное Методы снижения паразитных связей экранирование от электронных и магнитных полей. Лучше в качестве электронных и магнитных экранов использовать одни и те же элементы конструкции, но при всем этом следует учесть, что они действуют по-разному.

Токи, протекающие по экрану под действием частотного магнитного поля, во много раз больше токов, возникающих под действием электронного поля Методы снижения паразитных связей. Потому эффективность электронного экрана не находится в зависимости от проводимости материала экрана, его магнитной проницаемости и частоты колебаний электронного поля.

На эффективность магнитного экранирования не оказывает влияние наличия контакта с общим проводом, но эффективность электронного экрана совершенно точно определяется наличием неплохого электронного соединения с общим проводом. Для одновременного экранирования электронного и Методы снижения паразитных связей магнитного полей нужно выполнить обе группы требований. При экранировании катушек индуктивности следует также учесть воздействие экрана на индуктивность (и добротность). Чем поближе размещен экран к катушке индуктивности, тем больше утраты, вносимые экраном, и посильнее понижается добротность и индуктивность.

Утраты, вносимые экраном, растут с повышением удельного сопротивления и уменьшением Методы снижения паразитных связей расстояния меж экраном и катушкой индуктивности. Потому при разработке экранов высокочастотных катушек лучше выбирать материалы с малым сопротивлением (медь, латунь, алюминий). Размеры экрана выбирают таким макаром, чтоб зазор меж катушкой и экраном был более , т. е.

(4.13)

где — длина и поперечник катушки;

— высота и поперечник экрана. Толщину стен экрана Методы снижения паразитных связей выбирают в согласовании с (4.12).

При размещении частотной катушки индуктивности в экране с размерами в согласовании с (4.13) понижается ее индуктивность на 15—18%, если размеры катушки укладываются в соотношение , то при всем этом дополнительные утраты, вносимые экраном,

где — рабочая частота; ;

— удельное сопротивление меди;

— удельное сопротивление материала экрана.

Получаемая эффективность экранирования обычно меньше рассчитанной Методы снижения паразитных связей по (4.10), (4.11) за счет паразитной связи, возникающей из-за проводов, выходящих из экранируемого места, и при наличии отверстий в экранах. Чтоб понижение эффективности было наименьшим, отверстия для выводов должны быть размещены таким макаром, чтоб не мешали вихревым токам: отверстия и вырезы в экране нужно делать вытянутыми повдоль направления Методы снижения паразитных связей вихревых токов (рис. 4.31).


Рис. 4.31 - Размещение отверстий в экране

Для полного экранирования проводов от электронных и магнитных полей нужно добиваться, чтоб весь оборотный ток протекал по экрану, т. е. чтоб токи, протекающие по экранируемому проводу и экрану, были равны меж собой, а для этого нужно выводы генератора и нагрузки подключать к проводу и Методы снижения паразитных связей экрану конкретно без промежных проводников, а соединение с корпусом создавать в одной точке, лучше со стороны приемника сигнала (рис. 4.32).


Рис. 4.32 – Соединение проводников и корпуса

При подключении общего провода генератора к корпусу, а не к экрану, выходит экранирование только от электронных полей (рис. 4.33), при отсутствии соединения экрана с общим проводом Методы снижения паразитных связей никакого экранирующего эффекта не появляется. При соединении экрана с корпусом со стороны генератора либо при соединении с корпусом через длиннющий провод эффективность падает за счет возникновения напряжения помех на этом проводе (рис. 4.34). Для экранирования проводов от низкочастотных наводок поверхность экрана обязана иметь изолирующую оболочку, которая исключает случайные контакты с Методы снижения паразитных связей металлическими элементами корпуса изделия.


Рис. 4.33 – Подключение общего провода к корпусу


Рис. 4.34 – Замыкание экрана на корпус

При замыкании экрана на корпус нарушается магнитное экранирование части провода, размещенного меж точкой замыкания экрана на корпус и нагрузкой. В данном случае при выключении соединения экрана около нагрузки уровень наводок понижается, тогда нужно отыскать и убрать Методы снижения паразитных связей замыкание экрана на корпус. На больших частотах из-за поверхностного эффекта оборотный ток протекает в главном по внутренней поверхности экрана, потому на частотах более 10 МГц замыкание на корпус не понижает эффективности экранирования. Применение экранных проводов наращивает габаритные размеры, цена и паразитную емкость монтажа, потому использовать экранированные провода и коаксиальные кабели Методы снижения паразитных связей нужно исключительно в случае, когда другие средства не дали подходящего эффекта.

Способы защиты от помех

Электронное соединение логических и других частей ЭВМ осуществляется по двум видам связи: сигнальной и цепям питания. По сигнальным связям информация передается в виде импульсов напряжения и токов. Шины питания служат для подведения энергии к элементам Методы снижения паразитных связей от низковольтных источников неизменного напряжения. При использовании 1-го источника напряжения питание к элементам подводится при помощи 2-ух проводников: прямого и оборотного.

Нередко на элементы нужно подавать напряжение от нескольких источников с различными номиналами. В данном случае для уменьшения количества шин питания оборотные проводники объединяют в одну шину, которую соединяют с Методы снижения паразитных связей корпусом устройства и именуют «земля». В статическом состоянии по цепям питания протекают токи, вызывающие падение напряжения на элементах. Нужно, чтоб это падение напряжения составляло малую часть от номинала источника напряжения. Если задаться значением очень допустимой помехи, возникающей при потреблении элементами энергии в статическом состоянии, то можно установить Методы снижения паразитных связей требования к допустимому значению сопротивления шины питания, а отсюда и к геометрии шины. Поясним это на примере цепочки частей, поочередно присоединенных к шине «земля» (рис. 4.35).


Рис. 4.35 – Принципная схема

В наихудшем «режиме» по помехозащищенности на шине питания («земля») находится n-й элемент, потому что его настоящая статическая помехозащищенность уменьшена по сопоставлению с номинальной Методы снижения паразитных связей на значение падения напряжения на шине «земля» относительно точки ее присоединения к источнику питания . Величину можно оценить, пользуясь эквивалентной схемой (рис. 4.36).


Рис. 4.36 – Схема замещения

Обозначая через сопротивление участка шины питания меж 2-мя расположенными рядом элементами, а через — ток употребления одним элементом, получим:

.

Если — очень допустимое значение статической помехи, то допустимое Методы снижения паразитных связей значение сопротивления шины питания будет определяться из выражения

.

При работе блоков и устройств ЭВМ, когда происходит выключение одних частей и включение других, появляется процесс перераспределения токов. Ток употребления по шинам питания меняется, что приводит к ненужным падениям напряжения и паразитным наводкам. Для шины питания огромного устройства (стойки) изменение Методы снижения паразитных связей тока в ней некординально, потому что для этой шины в хоть какой момент времени число включенных частей можно считать схожим.

Другое происходит в шинах питания, подводящих энергию к более маленьким устройствам (регистрам, счетчикам, блокам формирователей). В данном случае переключение частей (сброс в «0» регистра либо пуск блока формирователей) приводит к значительному Методы снижения паразитных связей изменению тока употребления от источника напряжения. Потому что шины питания имеют паразитную емкость и индуктивную связь с сигнальными шинами, то при переключении частей на сигнальных связях наводятся огромные помехи. При определенных критериях эти помехи могут вызывать неверное срабатывание схем.

Не считая того, изменение тока в шине питания приводит Методы снижения паразитных связей к появлению в ней переходного процесса. Переходной процесс в шине питания приводит к колебанию напряжения, приложенного к элементу, что изменяет, с одной стороны, режим его работы, а с другой — характеристики выходного сигнала. Задавшись допустимым значением импульсного сигнала помехи на входе элемента из-за помех по цепям питания , можно найти Методы снижения паразитных связей очень допустимое значение индуктивности шины питания:

,

где — фронт импульсов переключения.

Личные сглаживающие конденсаторы (ИСК) устанавливают меж шинами питания и «земля» конкретно около точек присоединения электрической схемы к этим шинам. Будучи заряженными до значения источника напряжения, ИСК являются вроде бы персональными источниками питания схемы, очень приближенными к ней на физическом уровне Методы снижения паразитных связей.

В аппаратуре употребляются два вида ИСК: устанавливаемые конкретно у каждой микросхемы и устанавливаемые на группу микросхем в границах одной ячейки, модуля. 1-ый тип предназначен для «сглаживания» импульсных помех в момент переключения микросхемы за счет локализации цепи протекания бросков тока в цепи микросхема — ИСК. В качестве ИСК употребляют Методы снижения паразитных связей обычно владеющие малой своей индуктивностью глиняние конденсаторы (К 10-9). Емкость ИСК — выбирают исходя из условия равенства заряда, накапливаемого конденсатором за время переключения микросхемы, заряду, переносимому выбросом тока за время переключения элемента. При всем этом изменение напряжения на конденсаторе не должно превосходить некого наперед данного значения, равного допустимой помехе по шине питания. Отсюда

, ,

где Методы снижения паразитных связей — наибольшее значение переменной составляющей тока употребления;

— выходной ток недлинного замыкания микросхемы;

k — коэффициент, значение которого находится в зависимости от типа схемы (к примеру, для схем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) k = 0,33);

— допустимая импульсная помеха на шине питания.

2-ой тип ИСК, устанавливаемый на группу микросхем, предназначен для компенсации бросков тока Методы снижения паразитных связей в системе электропитания. Это обычно электролитические конденсаторы большой емкости, обеспечивающие исключение резонансных явлений в цепях питания. Выбор емкости этого типа проводят, используя выражение

где ,. — индуктивность и сопротивление шин питания.


metodi-zboru-zhurnalstsko-nformac-kursovaya-rabota.html
metodicheskaya-baza-opredeleniya-stoimosti-stroitelnoj-produkcii.html
metodicheskaya-harakteristika-klassa-mhk-kak-osnova-individualizacii.html