Конструирование РЭС - ред. А.С. Назаров (Book7)

Посмотреть архив целиком

угольной щели эффективность электрически негерметичных экранов
можно подсчитать по формуле

(6.21)

Для вентиляции и установки индикаторов и органов регулировки в
экране делаются круглые отверстия. В этом случае эффективность эк-
рана вычисляется по формуле

K(э)=-20lg(3.3D/λ) +32t/D, дБ; λ>>πD (6.22)

Появление отверстий в экране не окажет значительного влияния,
если Х≤ 0,05 λ

7. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

7.1. Особенности конструирования электрических соединений

Конструкция электрических соединений в значительной степени
определяет качество и надежность конструкции РЭС. Искажение, зату-
хание и задержка сигнала в электрической линии связи, а также помехи
могут нарушить нормальное функционирование РЭС: вызвать сбой
цифрового или изменить параметры аналогового изделия. Кроме того,
методы монтажа [34, 35] влияют на массогабаритные показатели РЭС.
От монтажа фактически зависят в настоящее время трудоемкость и
стоимость изделий: только операции сборки составляют 50...70% от об-
щей трудоемкости изделий; в результате монтажа чаще всего возника-
ет потребность в использовании драгоценных металлов, а также таких
остродефицитных материалов, как вольфрам, ковар и др. Нельзя также
забывать, что надежность РЭС во многом определяется числом свар-
ных и паяных соединений, т.е. процессом монтажа.

Развитие методов монтажа оказывает существенное влияние на кон-
структивное исполнение устройств РЭС; в свою очередь, методы мон-
тажа в значительной мере зависят от назначения РЭС.

Поиск оптимального конкретного конструктивно-технологического
варианта должен проводиться с учетом элементной базы и техники
монтажа. В соответствии с ТЗ на конкретный вид РЭС должны быть по-
следовательно рассмотрены следующие вопросы, связанные с процес-
сами монтажа: общая компоновка, компоновочная совместимость при-
нятой элементной базы и межсоединений; обеспечение защиты изде-
лий от дестабилизирующих факторов, обеспечение технологичности,
удобства эксплуатации и ремонта.

277

К основным этапам конструирования электрических соединений,
удовлетворяющих требованиям ЭМС, относятся:

расчет электрофизических параметров линий связи;

построение математических моделей линий, плат, элементной базы,
узлов и изделий в целом, пригодных для анализа их работы на ЭВМ;

оценка помехозащищенности узлов с помощью расчета помех в ли-
ниях связи коммутационных плат и межблочных соединениях и сопо-
ставление ее с допустимой.

При расчете параметров линий связи исходят из квазистатистиче-
ского приближения, что позволяет существенно упростить решаемую
задачу, сводя ее к статическому режиму. При этом применяется наибо-
лее общая модель элементарного отрезка линии, состоящая из последова-
тельно соединенных индуктивности L и активного сопротивления R и па-
раллельно включенных емкости С и проводимости а (табл. 7.1, п. 1). При
использовании диэлектриков в составе линии с очень малой проводи-
мостью (σ ≈ 0 модель упрощается (табл. 7.1, п. 2), и для большинства
случаев рассматриваются линии без потерь (табл. 7.1, п. 3), для кото-
рых активное сопротивление пренебрежимо мало по сравнению с ин-
дуктивным. При проектировании линии связи можно характеризовать
физическими параметрами: волновым сопротивлением Z, коэффици-
ентом распространения волны в линии γ, коэффициентом фазы β, ко-
эффициентом затухания а, фазовой скоростью V^ , удельным време-
нем задержки распространения сигнала
t'3 = l/VФ,. Модели элементар-
ных звеньев линии связи и их параметры представлены в табл. 7.1.

При анализе внутриаппаратурной ЭМС полезными оказываются не-
которые фундаментальные соотношения между электрическими пара-
метрами линий связи без потерь, справедливые при квазистатическом
приближении [33]. Эти соотношения приведены в табл. 7.2.

Недостаточное внимание, уделяемое вопросам искажения сигналов
в линиях связи, приводит к неполному использованию скоростных воз-
можностей электронных логических элементов и вносит ненадежность
в работу аппаратуры за счет появления ложных сигналов (помех).

7.2. Помехи и связи между элементами в РЭС

Помехой для РЭС является внешнее или внутреннее воздействие,
приводящее к искажению информации во время ее хранения, преобра-
зования, обработки или передачи.

Существует большое число различного рода помех, которые могут
быть классифицированы по причине наведения, характеру проявления
и пути распространения (рис. 7.1). Характерными особенностями помех

278

Таблица 7.1



Таблица 7.2




п/ п



Наименование
параметра



Обозна-
чение



Расчетная формула

Примечание



Основная

Через базовый
параметр

Через е t

1

Погонная емкость линии,
Ф/м

С

C0ε r эф

Диэлектрическая постоянная
ε
0 = 8,85 ∙10-12Ф/м

Магнитная постоянная
μ
0= 1,256∙10 -6 Гн/м

Скорость света в вакууме

Эффективная относительная диэлектрическая проницаемость


ε r эф=C/C0


2

Погонная индуктивность
линии, Гн/м

L

3

Волновое сопротивле-
ние, Ом

Z

1/vc

4

Фазовая скорость, м/с

VФ

5

Удельное время задерж-
ки распространения сигнала в линии,
с/и

t'з,

Рис. 7.1. Классификация помех в РЭС

в линиях связи являются относительно малая длительность и большая
интенсивность. Существенное отрицательное воздействие оказывают
также и менее интенсивные, но более длительные возмущения.

Основные причины, вызывающие искажения сигналов при прохож-
дении их по линиям связи РЭС, следующие:

искажение формы сигнала при прохождении по цепям связи;

отражения от несогласованных нагрузок и неоднородностей;

перекрестные наводки из-за наличия паразитной связи между со-
седними цепями;

паразитные связи по цепям питания и земли;

наводки от внешних электрических, магнитных и электромагнитных
полей.

Степень влияния каждого из перечисленных факторов на искаже-
ние сигналов зависит от характеристики линий связи, логических эле-
ментов и сигналов.

Связи между элементами в РЭС можно выполнить различными спо-
собами:

281

в виде печатных или навесных проводников — для сравнительно
медленных РЭС;

в виде печатных полосковых линий, свитых пар (бифиляров) — в
РЭС с повышенными скоростями работы.

Рассмотрим однородную линию связи, представляющую собой два
параллельных провода, с волновым сопротивлением Z0 .

При прохождении сигнала вдоль линии будут наблюдаться его ис-
кажения, выражающиеся в виде изменения амплитуды и формы. Точ-
ный анализ переходных процессов в линии с распределенными пара-
метрами аналитическим способом сложен даже для простейшей схемы,
состоящей из приемного или передающего элементов (рис. 7.2,а).

Рис. 7.2. Принципиальная (а), эквивалентная (б) схемы связи двух элементов
и графики переходных процессов (в) в согласованной линии связи:

/ — RT и RH = Z0;

2Rr и RX>Z0 или Дг и RK<Z0;
3 —
RT>Z0, RK<Z0 или Rr<Z0, Rn>Z0

При анализе переходных процессов передающий элемент модели-
руется источником напряжения и выхс последовательно подключенным

сопротивлением R г , приемный — сопротивлением R н (рис. 7.2, б).

Минимальные искажения сигнала, выраженные в задержке на вели-
чину (где / — длина линии, Кф — фазовая скорость электромагнитной волны), и некоторое уменьшение амплитуды сигнала до

будут иметь место в режиме согласованной линии (кривая



282

1 на рис. 7.2, в), когда волновое сопротивление ZQ линии совпадает с
R н и R г приемного и передающего элементов.

В режиме несогласованной линии (кривые 2, 3 на рис. 7.2, в) наибо-
лее опасен случай колебательного переходного процесса, приводящий
к многократным переключениям схемы на выходе линии. Режим несог-
ласованной линии (кривая 2, рис. 7.2, в) приводит к затягиванию фрон-
та и, как следствие, некоторому понижению быстродействия. Однако
на практике исключить появление колебаний в линиях крайне трудно
и, прежде всего, из-за изменения значений R г или R H при подсоедине-
нии к выходу и входу линии в каждом конкретном случае разного коли-
чества элементов, а также из-за наличия внутренних неоднородностей
линии вследствие ее изгибов, изменения геометрических размеров и ха-
рактеристик диэлектрика по длине и т.д., что приводит к отклонению
волнового сопротивления линии от номинального значения.

Критерием проектирования линий связи является допустимая за-
держка или уменьшение уровня импульсного сигнала не ниже допусти-
мого.

При разукрупнении схемы РЭС на подсхемы разных уровней слож-
ности все линии связи целесообразно выделить в подгруппы коротких
и длинных линий. Линии связи, соответствующие отношению
tФ ,/t3≤2 , относятся к длинным, а соответствующие отношению

t ф/t 3 >2 — к коротким, где t ф — время фронта импульса генератора

Г36]. Длинная линия связи характеризуется временем распространения
сигнала, много большим фронта импульса. В этой линии отраженный от
конца линии сигнал приходит к ее началу после окончания фронта им-
пульса и искажает его форму. Короткая линия связи характеризуется вре-
менем распространения сигнала, много меньшим значения переднего
фронта, передаваемого по линии импульса. Свойства такой линии можно
описать сосредоточенными сопротивлением, емкостью и индуктивно-
стью. В пределах конструктивов I уровня модули связи, как правило, ко-
роткие. Соединения внутри конструктивов
II, III уровней в основном
длинные. При прохождении импульсных сигналов по коротким линиям на
приемном конце линии появляется «звон» на фронтах (рис. 7.2, в). Когда
амплитуда «звона» значительна, а частота колебаний соизмерима с час-
тотой переключения логических элементов, то возможны ложные сра-
батывания. Максимальную длину несогласованной короткой линии
связи, в которой амплитуда «звона» на будет превышать 15% перепада,
передаваемого по линии импульсного сигнала, можно определить по
формуле l max < t ф C /2. Задержку распределения сигнала получаем по


Случайные файлы

Файл
10223-1.rtf
7121-1.rtf
MAI2_2~1.DOC
100001.rtf
72909.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.