Основные причины искажения сигнала:
1. Отражения от несогласованных нагрузок и неоднородностей в линиях связи.
2. Затухание сигналов при прохождении их по цепям последовательно соединенных элементов.
3. Ухудшение фронта и задержки, возникающей при воздействии нагрузок с реактивными составляющими.
4. Задержки в линии.
5. Перекрестные помехи.
6. Паразитная связь между элементами через цепи питания.
7. Наводки от внешних электромагнитных полей.
8. Причины роста влияния помех:
1.) Энергетический уровень информационных сигналов имеет тенденцию к уменьшению (повышение частоты и снижения перепада напряжений).
---
Кусок лекции
---
При разложении импульсного сигнала спектр выделяет гармонику частоты и для нее определяют длину линии. Верхний предел частоты ориентировочно можно найти по формуле:
---
---
Где тф - минимальное значение фронта импульсного сигнала на уровне от 0,1 до 0,9 амплитудного значения сигнала. Длинную линию или короткую можно установить из соотношений фронта передаваемого импульса тф и времени задержки прохождения сигнала по линии. Если имеет место неравенсво:
---
---
Если Тфронта, Тзадержки меньше 2-х, то ЛП - длинная.
Электрически короткая ЛП.
Короткие линии время распространения много меньше значения переднего фротна, передаваемого по линии импульса. При анализе электрических процессов короткую линию представляют в виде эквивалентной схемы, содержащей сосредоточенные индуктивность и емкость. Паразитную связь между 2-мя короткими линиями также мож представить как связь через сосредоточенную взаимную емкость и взаимоиндуктивность. В зависимости от сечения, длины, диэлектрических свойств материалов. Один из параметров линии емкость (c), индуктивность (l) - большее воздействие на передачу сигнала, поэтому рассмотрим влияние каждого из параметров на передачу сигнала.
Индуктивный характер линий, тогда эквив схема будет иметь вид:
---
---
---
---
---
Элемент Э2 срабатывает, когда напряжение на его входе достигает порога срабатывания (Vпороговое), т.е. срабатывает с некоторой задержкой тау, кот в свою очередь зависит от параметров линии Рвых, Рвх2 и индуктивности.
---
---
Для уменьш задержки необх уменьшить индуктивность и увеличить вх сопротивление элементов. Желательно, что бы задержкка, носимая линиями связи носила малую, а в худшем случае соизмеримую часть от времени переключения элемента.
Емкостной характер сигнальной линии.
---
---
Эквивалентная схема для разчета задержки представлени на рисунке (см. вверх).
Емкостной характер линии связи.
Это короткая линия и эквивалентная схема расчетная предоставляется с рассредоточенными параметрами.
(15::).
При переключения элементов по сигнальным линиям протекают импульсные токи с достаточно крутыми фронтами, кот при наличии параз-х связей находят в соседних сигнальнных проводниках - помехи, кот могут вызвать ложное срабатывание схем.
(16::).
В результате колебательного процесса мож неск раз может превысить порог сраба-я интегр схемы 2.
Максимальная частота колебаний при условии:
(17::).
Если колебания линии передачи (ЛП) прекратятся за время длитель-ти перед-го фронта сигнала, то они не окажут влияния на работу схемы. Условия отсутствия колебания линий выполняются при условии:
(18::).
Реакция ЛП в этом случае проявляется в уменьшении амплитуды R'(вх2) и изменниями разности фаз меж вх и вых напряжениями, а это приводит в свою очередь к зависимости напряжения на линии от частоты входного сигнала.
(19::).
Срабатывания схемы увеличивается на величину:
(20::).
Если длительнрсть импульса много больше ТАУ, то ЛП передаст импульс практически без искажений. В противном случае импульс может иисчезнуть, т.к. его амплитуда не достигнет порогового напряжения срабатывания логического элемента
(21::).
Кроме указанного выше к помехам относятся также перекрестные помехи, которые обусловлены электрическим, магнитным и электро-магнитным взаимодействиям, расположенных по соседству ЛП. Требования микроминиатюризации, а следовательно и увеличение плотности монтажа ставят перед конструктором задачу уменьшения помех до уровней, не влияющих на работу аппаратуры.
(22::).
Реально принимаются конструктивные меры по уменьшению паразитных ЭМ и ЦЭ путем уменьшения длины совместно параллельного расположения проводников, увеличением зазора между ними, т.е. уменьшить взаимную индуктивность за счет разнесения ЛП возможно дальше друг от друга.
Электрически длинные ЛП (связи) параметры длинной линии распределены вдоль ее длины и на эквивалентной схеме ЛП их апроксимируют сосредоточенными, но на единицу длины.
Rn1, Ln1, Cn. Эти параметры вводятся только в прямой провод с учетом сопротивления и ндуктивности обратного провода. Важнейшей харак-й длинной ЛП явл ее волновое сопротивление. В общем случае это комплексная функция отношения напряжения и тока, но амплитуда оценивается выражением:
(23::).
При передачи сигналов по длинным линиям очень важно согласовать сопротивление нагрузки с волновым сопротивлением линий. При передачи сигналов несогласованной линии однов-но присутствует прямая волна, распространяющаяся от начала линии к ее концу и обратная, передающаяся от конца линии к ее началу. Обратную волну рассматривают как результат отражения прямой и называют отраженной, а прямую называют падающей.
(24::).
Для того, что бы не возникало отраженных волн в длинных линиях, осуществляют их согласование. ЛП наз согласо-й, если сопотивление, на кот она нагружена = волновому сопротивлению ЗЕТ'0.
1. Если выходное сопротивление передатчика меньше с ЗЕТ'0.
(25::).
2. Согласование приемника ЛП.
(26::).
Поскольку падение напряжения на ЭР согласующем уменьшает значение (уровень) передаваемого сигнала.
Указанные методы согласования применяются, когда число элементов, нагружаемой на линию не превышает 2-х. При большем колличестве элементов, нагружаемых на ЛП для согласования используют эмиттерные повторители.
(27::).
Реконструирование цифр аппаратуры не рекоменд-ся подклю-ть непосредственно и длинным линиям, т.к. существует у них значительные емкости по ходу и возникнут отражения, поэтому ставят на входе буферный каскад (буферную МС), выход кот будет уже в короткой линии и обеспечит достаточную токовую нагрузку.