![]() ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Снижение помех в шинах питания цифровых схем
При проектировании цифровых узлов следует уделять серьезное внимание предотвращению помех в шинах питания («шина питания» – совокупность проводников питания и обратного тока (заземления), образующих контур тока). На рис. 5.6 приведена упрощенная эквивалентная схема шины питания цепочки логических элементов (ЛЭ). При переключении логического элемента происходит скачкообразное изменение тока потребления на величину ΔIП. Длительность этого процесса U П = L П (ΔIП/tП), (5.8)
где L П – индуктивность контура протекания токов потребления; ΔIП – модуль разности токов потребления в статических состояниях ЛЭ;
Шина питания имеет и резистивную составляющую, однако основную роль в создании помех играет индуктивная составляющая полного сопротивления. За счет большой крутизны фронтов импульсов даже мизерные индуктивности проводников на печатных платах приводят к большим падениям напряжения в соответствии с формулой (5.8). Картина усугубляется в том случае, когда одновременно переключаются все ЛЭ в цепочке (рис. 5.6). Падение напряжения на проводниках является причиной провалов напряжений питания непосредственно на выводах микросхем U cc и подскоков напряжений земли [10]. Величина провала может оказаться настолько большой, что напряжение U cc выйдет за поле допуска на интервале времени Конструкторский метод снижения помех состоит в минимизации полного сопротивления шины питания [10]. Для выполнения этого требования необходимо: · уменьшать длины шины питания; · максимально увеличивать сечение проводников шины питания главным образом за счет увеличения ширины этих проводников; · проводники питания и возвратных токов располагать на плате параллельно и как можно ближе друг к другу. В двухсторонних и односторонних печатных платах провода шины питания рекомендуется располагать на всей свободной от сигнальных проводников поверхности платы в виде полигона. Ввиду нехватки места на этих платах обычно так поступают только с проводником возвратных токов. В этом случае полигон дополнительно обеспечивает экранирование радиоэлементов, расположенных на его стороне. В МПП для подвода питания и для возвратных токов отводятся отдельные слои, имеющие максимальные размеры для разрабатываемой платы, что дает им значительное преимущество в помехоустойчивости. Второй метод снижения помех в шинах питания заключается в применении блокировочных (байпасных) конденсаторов (БК), включаемых между проводником питания и общим проводом. Эти конденсаторы предусматриваются на этапе схемотехнического проектирования изделия. Однако эффективность работы БК во многом определяется типом конденсатора, способом его монтажа и размещением на плате, поэтому этот метод справедливо считать схемо-конструкторским.
Форма кривой импеданса обусловлена наличием у любого конденсатора паразитной последовательной индуктивности
Для выбора блокировочного конденсатора существует рекомендация: БК допустимо использовать на частотах более низких, чем частота В ряде работ рекомендуется выбирать конденсатор таким образом, чтобы выполнялось условие
где Частоту
где t П – время нарастания или спада фронта сигнала (время переключения). Например, микросхема типа 1554ЛН1 имеет время переключения 2 нс, поэтому для нее Следует учитывать, что не каждый конденсатор, удовлетворяющий условию (5.10), будет эффективно работать в качестве БК. Дело в том, что, согласно эквивалентной схеме на рис. 5.7,а он представляет собой колебательное звено второго порядка и поэтому при подаче на него импульса возникает колебательный процесс. Причем амплитуда колебаний тем больше, чем меньше длительность фронта входного импульса. В связи с этим для выбираемого конденсатора необходимо проверять условие:
Чем сильнее выполняется это неравенство, тем меньше проявляется колебательный процесс.
Из рис. 5.7, б следует, что одиночный БК эффективен лишь в относительно узком диапазоне частот. Для расширения этого диапазона необходимо использовать несколько конденсаторов разных емкостей, включенных между собой параллельно. При определенных условиях нижняя часть импедансной кривой этой схемы будет иметь плоскую форму (иметь плато). Подробно этот вопрос рассматривается в [10].
Для уменьшения низкочастотных помех (ниже 1 кГц), вызванных системой питания, на входе печатной платы рекомендуют устанавливать помехоподавляющий фильтр. Простейший фильтр – это чаще всего оксидный конденсатор емкостью от 10 до 100 мкФ. Для повышения эффективности фильтрации рекомендуется использовать ферритовый чип-компонент в качестве дросселя (рис. 5.9), размещаемый между источником питания и помехоподавляющими конденсаторами.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|