Перешкоди в ланцюгах живлення та заходи щодо їх зменшення
1.До проявів перешкод у ланцюгах живленнявідносять: постійні зміщення рівня шини "земля", що обумовлюються її активним опором; імпульсні ЕРС, викликані динамічними струмами споживання ІВ в індуктивності шин "земля" і "живлення", динамічними струмами перезаряду "паразитних" ємностей ліній зв'язку; періодичні коливання напруги живлення, що викликаються реактивним характером ланцюгів живлення.
2.Статичні перешкоди в ланцюгах живлення.Помехи в ланцюгах живлення можливі через падіння напруги на активному опорі шин "земля" і "живлення" при протіканні по них постійних струмів; виникнення ЕРС самоіндукції в ланцюгу шин живлення при протіканні по них імпульсних струмів; "повільних" коливальних процесів у шинах живлення при "кидках" струму навантаження.
Щоб звести до мінімуму "постійну" перешкоду, необхідно вибрати таку конструкцію шин "земля", при якій падіння на ній напруги від постійного струму було б менше наперед заданого допустимого значення Uпом.дод.
Розглянемо випадок, коли n однакових логічних елементів мають одну загальну шину “земля”, приєднану до нульової точки на одному кінці шини (рис.10). помехозащищенность зменшується проти номінальної(паспортної) значення падіння напруги на шині “земля” у точці його приєднання й у n-го елемента це падіння напруги становить максимальне значення U=пом.
Величина U = прим. приблизно розраховується за схемою рис.10б.
Позначаючи через Rш опір ділянки загальної шини "земля" між двома розташованими поручмікросхемами, а через Iіп - струм споживання однієї мікросхеми, можна записати:
U = прим. = RшnIіп + Rш (n-1) Iіп +. +RшIіп=RшIіп(1+2+. +(n-1)+n)=
Задаючись з умови забезпечення перешкодозахисності пристрою допустимим падінням напруги на шині “земля” Uпом.доп., неважко обчислити допустимий опір ділянки шини “земля” Rшдоп. та сформулювати вимоги до конструкції шини “земля”:
Rшдоп.IіпUпом.дод. або Rшдоп. 2Uпом.доп/(Iіп(n+1)n).
Конструктивними заходами щодо зменшення постійних перешкод слід вважати:
-Збільшення перерізу шини "земля";
- Збільшення числа заземлюючих точок, що зменшує довжину загальних ділянок протікання струму елементів (рис.11);
-застосування заземлених мідних листів, до яких припаюються всі зворотні дроти осередків або модулів;
-Застосування навісних шин живлення;
-Використання для підведення живлення окремих шарів багатошарової друкованої плати.
3.Імпульсні перешкоди в ланцюгах живлення.Вони обумовлюються головним чином короткочасними зростаннями (“кидками”) струмів споживання інтегральних мікросхем при перемиканні останніх з одного логічного стану в інший і, по-друге, динамічними струмами перезаряду паразитних ємностей сигнальних ліній зв'язку (власних ємностей сигнальних провідників щодо шини “земля”). до входу мікросхем, діють як імпульсні перешкоди. Розглянемо механізм виникнення імпульсних перешкод обох випадків.
Для вивчення причин виникнення імпульсних перешкод через кидки струму споживання ІС розглянемо таку конструкцію шин живлення, колиn однакових елементів підключені до шин "живлення" і "земля" через деяку рівну відстань, причому n-1 будь-яких елементів одночасно перемикається з одного стійкого стану в інший, а на вхід одного, наприклад
n-го, елемента (рис.12а) підключений сигнал логічного нуля Uвх.
Перейдемо до розрахункової еквівалентної схеми (рис.12б):
Lш-індуктивність ділянки шини "земля" між 2мя
розташованими поруч мікросхемами,
iіп-змінна складова струму споживання,
Активним опором шин "земля" нехтуємо.
У загальному випадку струм споживання мікросхеми різко зростає в моменти її перемикання (рис.12в).
eпом=eпомi(t)=eпом1+eпом2+. +eпом(n-1),
де eпомi- ЕРС перешкоди, що виникає на ділянці ШЗ, що з'єднує i-ю мікросхему з (i-1) мікросхемою.
Приблизно eпом1= 2LшIіп,
eпом2= 2LшIіп,
eпом (n-1 = 2LшIіп, де t-час перемикання.
З огляду на це маємо:
eпом = 2Lш Iіп [(n-1) + (n-2) +. +2+1]/t=2Lш Iіпn(n-1)/t.
Задаючись допустимим значенням імпульсної перешкоди на вході елемента через перешкоди по ланцюгу живлення eпом.доп,нетрудно
розрахувати допустиме значення індуктивності шини живлення ШП, отже, сформулювати конструктивні вимоги до ланцюгів живлення:
Lш.доп eпом.доп t/Iіпn(n-1).
Зменшення імпульсної перешкоди в ланцюгах живлення досягається або вибором елементів з малими кидками струмів при перемиканні, або при заданій системі елементів шляхом зменшення індуктивності загальної шини живлення, що, своєю чергою, може бути досягнуто:
-Збільшенням числа заземлювальних точок,
-застосуванням заземлених мідних листів,
-використанням для підведення живлення багатошарової друкованої
-Вибором відповідної конструції ШП(наприклад,рис.12д),
-Застосуванням індивідуальних конденсаторів розв'язки 9 .