Задержки распространения и отражения сигнала в проводниках могут привести к нежелательным кратковременным выбросам-напряжения и другим явлениям, причины которых установить непросто. На рис. 4.Б показан счетчик серии 74LS93, с помощью длинных проводников подсоединенный к тестеру.

li тестер!/

о >

ZLXLTLXLCL

gn. r-. ri.

Jii I-If-

7Ш32

рис. 4.5. Ошибки в счете, обусловленные длинными проводниками.

Около 85 % счетчиков, подсоединенных подобным образом, функционируют штатно, примерно у 5 % часто наблюдаются сбои и примерно 10 % считают «слишком быстро». Осциллограф с высоким временным разрешением позволяет выявить выбросы напряжения порядка 1 В на выходах QB и QC (см. приложение Е), которые могут вызвать ложное переключение следующего триггера счетчика, т. е. ошибку в счете. От выбросов можно избавиться, отсоединив проводники от выходов QB и QC, однако при этом исчезает сама возможность провести испытания. В конце концов проблема была разрешена путем установления специальных буферных плат с тем, чтобы счетчики серии 74LS93 подсоединялись к вентилям 74LS09 с помощью проводников длиной 0,15 м, а длина проводников между вентилями и тестером составляла 2 м. Возникали сложности и при испытании сдвиговых регистров 74LS96 (рис. 4.6): длинные проводники вызывали выбросы иапряжения до 1 В на опадающем фронте импульсов, что иногда приводило к сбросу следующего триггера. Эта проблема также была решена путем добавления буферных плат, благодаря чему длину проводников, подсоединенных к сдвиговым регистрам, удалось уменьшить до «0,15 м.

Задержки расйространения и отражения сигнала в проводниках могут также привести к паразитным колебаниям в цепях источников питания. С такими трудностями особенно часто приходилось сталкиваться при испытаниях печатных плат, в которых отсутствовали шунтирующие конденсаторы. Кроме того.

Рис. 4.6. Ошибки сдвиговых регистров, обусловленные длинными проводниками.

на выходе линейных источников питания, рассчитанных на +5 В, наблюдались произвольные изменения напряжения от +5,1 до +5,6 В из-за паразитных колебаний на входе постоянного тока. Эту трудность удалось преодолеть, добавив шунтирующий конденсатор в измерительную головку, чтобы выбросы тока не оказывали воздействия на источник питания тестера.

Проводник благодаря лишь своим размерам и форме представляет собой антенну, которая может воспринимать или излучать электромагнитные помехи (приложение 3). В частности, эффективными антеннами являются проводники, длина которых превышает V. - длина волны сигнала (X » З-Ю* » [[м], если /а выражено в герцах). В системах, использующих логические ИС 74LS и748, проводники длиной свыше 0,3 м могут стать основными источниками помех. Кроме того, в точках проводника, разделенных расстоянием / друг от друга, вследствие образования стоячих волн импеданс пропорционален (1+tg(2«A) И- Действительно, точки проводника, отстоящие друг от друга на 0,25Я, 0,75%, 1,25% и т. д., полностью изолированы. Этот эффект ограничиваем размеры систем заземления. Для большинства схем

Ковар Алюминий

Золото "

Третий.

Рис. 4.7. Контакты различных металлов на печатной плате.

антенных эффектов. Вибрация проводников также может генерировать помехи вследствие трибоэлектри-ческого эффекта (обусловленного трением различных материалов) и магнитной индукции. Когда два металла разделены слоем влажного пористого диэлектрика, образуя небольшую батарею, приходится считаться с гальваническим эффектом. Некоторые схемы чувствительны даже и к термоэлектрическим эффектам (например, эффекту Зеебека), причиной которых является перепад температур в месте контакта двух металлов.

На рис. 4.7 показана ИС, смонтированная на печатной плате. Из-за перепада температур на контакте медь - припой-ковар может возникнуть термоэлектрическое напряжение 37 мкВ/°С. Если в качестве материала выводов использовать медь, то это напряжение можно уменьшить приблизительно до 5 мкВ/°С. Для дальнейшего снижения термоэлектрического напряжения обычный оловянно-свинцовый припой следует заменить припоем, состоящим из 30 % олова и 70% кадмия (тогда при контакте припой - медь термоэлектрическое напряжение уменьшается до 0,7 мкВ/°С по сравнению с 3 мкВ/°С для припоя

расстояние между заземлениями не должно превышать 0,10Я, в не очень чувствительны:?! схемах его можно увеличить до 0,15Х, но в чувствительных схемах это расстояние не должно превышагь 0,05Я,

В большинстве систем помехи являю7ся результатом паразитной связи через общий импеданс, индуктивной и емкостной паразитных связгй, а также