13. Методы повышения помехоустойчивости в длинных линиях связи.

1. П рименение триггера Шмидта

В этом случае фронт может быть даже лучше исходного, но возможны задержки и временные несоответствия в импульсном сигнале. Характеристика триггера:

Этот метод является высокоэффективным, но накладывает жёсткие требования на временные соотношения. Чаще используется, когда необходимо сформировать фронт.

2. Использование симметричной пары, питаемой двумя парофазными сигналами

П ри этом логические элементы должны иметь дифференциальные входы/выходы.

Подавляется синфазная помеха, ток помехи течёт в одну сторону.

Помехи компенсируются, т.к. токи помех и ток сигнала направлены встречно.

3. Дифференциальные трансформаторы:

Т рансформатор имеет среднюю точку. Токи помехи компенсируются, на вторичной обмотке помех не будет. Применяются при наличии специальных передатчиков на базе дифференциальных схем. В них существенно может быть повышена помехоустойчивость за счёт компенсации наведённой помехи в линии.

4. Установка конденсаторов на сигнальный проводник:

Достоинство – простота.

Н едостаток – появление задержек и искажение фронтов.

Длинные линии можно подключать не только к специальным источникам, но и к схемам микропроцессоров, но тогда накладываются ограничения: время нарастания импульса около 30 нс и более.

Л иния связи, не снабжённая специальными средствами для подавления отражённых волн, имеет ограниченную длину до 3м. (адреса, данные), сигналы управления – 1,5 м, При 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:

14. Помехи в линиях связи с большой погонной емкостью или индуктивностью.

В отличие от длинных линий, в коротких линиях отражение отсутствует.

Общая схема появления помех в коротких линиях:

Это эквивалент линии связи, шины питания и источника помех. Перекрестная помеха образуется за счёт ёмкости между проводниками и взаимной индуктивности между ними.

U_вх= U_вых+е_пер+Е_пш

В короткой линии связи может присутствовать погонная L и C.

Помехи в линиях связи с большой погонной С.

В реальной схеме такая ситуация может быть при применении объемного или печатного монтажа одиночными проводниками, расположенными над заземленной поверхностью.

Общая емкость линии С_л=С_л’*l (l-длина линии)

С_вых - выходная емкость источника.

С_л - емкость линии

С_л’ – погонная емкость линии.

С _вх- ?

R _вх=R_вх’/N

C_вх=С_вх’/N

C_экв=С_вых+С_л+С_вх

τ =(R_вых||R_вх)С_экв

Поскольку R_вх>R_вых всегда, то

τ=R_вых*С_экв , τ_{задержки}=0,69R_выхC_экв

Большая собственная емкость линий наносит наибольший вред при использовании маломощных интегральных схем.

В лияние индуктивности L.

Эквивалентная схема: τ=L_л/R=L_л/(R_вх+R_вых)=L_л/R_вх

τ _{задержки}=0,69L_л/R_вх

Н аибольший вред – при применении быстродействующих интегральных микросхем с большими перепадами тока..

15. Зависимость амплитуды и длительности помехи от длины линии и длительности фронта импульса.

Из определения короткой линии следует, что время распространения сигнала много меньше длительности переднего фронта импульса.

Если обозначить постоянную времени пассивной цепи, то можно записать неравенство:

Зависимость времени распространения от параметров линии:

При использовании мощных схем имеет малую величину. Волновое сопротивление здесь порядка 50-100 Ом. и тоже малы, поэтому выражение:

Для выполнения неравенства (*) необходимо, чтобы:

И напряжение помехи при этом будет:

При использовании маломощных схем с выходным сопротивлением гораздо больше волнового (порядка 1кОм) напряжение помехи будет равно:

При использовании маломощных ИС амплитуда помехи практически не зависит от длины линии, поскольку:

При использовании мощных схем амплитуда помехи пропорционально длине ЛС. Поскольку пропорциональна длине линии. В этом случае длительностьимпульса помехи не зависит от длины линии, так как постоянная времени этой цепи определяется длительностью заднего фронта помехи и либо либо близка к ней.

В маломощных ИС длительность зависит от длины ЛС. Здесь ситуация прямо противоположная. В данном случае есть влияние питающей цепи. Здесь 2 стадии питания цепи: до достижения максимума и далее. Длительность первой стадии импульса помехи равна переднему фронту импульса. На этой стадии наблюдается рост запирающей помехи до окончания фронта импульса в активной линии. Амплитуду помехи можно вычислить на интервале времени равном длительности фронта. На второй стадии изменение напряжения в пассивной линии обусловлено перезарядом емкостей входной выходной линии. Напряжения изменяются в данном случае по экспоненциальному закону.

Для индуктивных и емкостных помех при длительность помехи практически не зависит от длины линии и равно . Если амплитуда не зависит от длины линии, то вторая стадия полностью определяет длительность помехи, которая возрастает пропорционально длине линии.

Существенное влияние на параметры помехи оказывает количество нагрузок в линии. С ростом количества нагрузок в пассивной линии уменьшается и увеличивается в связи с чем амплитуда помех уменьшается. Увеличение количества нагрузок в активной линии приводит к увеличению переключающего тока и индуктивная компонента помехи возрастает. Емкостная же помеха снижается из-за уменьшения крутизны фронта, а это в свою очередь связано с ростом ёмкости нагрузки, то есть . А также от логического перепада. Вследствие этого зависимость является более сильным при согласном включении линии, когда компоненты помехи имеют разные знаки.