все подключенные к ним линии связи должны быть соответствующим образом согласованы.

Шунтирующие конденсаторы являются источниками импульсного тока, потребляемого цифровыми схемами при переключении, уменьшают падение напряжения в цепях питания и заземления и способствуют фильтрации помех, создаваемых источниками

сю «я

Рис 6.2. Шунтирование передающих и принимающих элементов, находящихся вне платы: а - при переходе от нижнего логического уровня к верхнему, б - при переходе от верхнего логического уровня к нижнему.

питания и заземлением. На рис. 6.1, а показан традиционный простой способ шунтирования, применяемый в цифровых схемах. Оксидный шунтирующий конденсатор большой емкости (10-100 мкФ, 1 мкФ на каждую схему) помещается вблизи источника питания. Рядом с каждой триггерной ИС находится керамический шунтирующий конденсатор емкостью 0,1 мкФ, а к быстродействующим схемам подсоединяются также керамические шунтирующие конденсаторы малой емкости (100-1000 пФ). Каждая схема, передающая сигналы за пределы печатной платы, на которой она находится, или принимающая сигналы из-за пределов печатной платы, имеет керамический шунтирующий конденсатор емкостью 0,1 мкФ между источником питания и линией обратного тока сигнала (рис. 6.2). На долю остальных ИС приходятся керамические шунтирующие конденсаторы емкостью 0,01-0,1 мкФ, причем на 5 ИС приходится по крайней мере один конденсатор. Такой способ шунтирования имеет два недостатка: шунтирующие конденсаторы дороги и, кроме того, они слабо фильтруют

3 Дж. Варне

помехи с частотой выше 10 МГц из-за низких собственных резонансных частот (табл. 4.1).

Рис. 6.1,6 иллюстрирует схему шунтирования [1-3]. Конденсаторы С6, С7 и ферритовое кольцо образуют П-образный фильтр, ослабляющий высокочастотные помехи в печатной плате, К каждой схеме, передающей сигналы за пределы печатной платы или принимающей сигналы, поступающие на плату извне, подсоединяется керамический шунтирующий конденсатор емкостью 0,1 мкФ, располагающийся между источником питания Vcc и линией обратного тока (рис. 6.2). Все остальныеИС снабжаются керамическими шунтирующими конденсаторами емкостью С 4,ЬпоыСь[Ф], где riout - число выходов ИС. Вблизи источника питания помещается танталовый оксидный (или поликарбонатный с металлизированными обкладками) конденсатор для фильтрации низкочастотных помех. Емкость последнего должна по крайней мере в 10 раз превышать емкость других конденсаторов в цепи, вместе взятых.

Такое расположение дешевых компонентов обеспечивает удовлетворительное шунтирование до частот 100 МГц и более. Керамические конденсаторы должны иметь эквивалентную последовательную индуктивность менее 20 нГн и эквивалентное последовательное сопротивление менее 0,5 Ом. С учетом индуктивности выводов танталовые (или поликарбонатные) конденсаторы должны обладать эквивалентными последовательными индуктивностью и conpio-тивлением соответственно менее 30 нГн и менее 1 Ом. Импеданс ферритового кольца при тактовой частоте схемы не должен превышать 10 Ом, а при частотах, превышающих тактовую частоту ИС ъ 5 раз, импеданс должен превышать 50 Ом на рабочем токе. Наилучшие результаты получаются, когда проводник дважды пропускается сквозь ферритовое кольцо. Если импеданс одного ферритового кольца; слишком мал, можно применять последовательно несколько колец или более длинное и толстое кольцо. Если схема допускает дополнительное падение напряжения, вместо ферритового кольца можно исполь-

• Наибольшая помехоустойчивость цифровой системы обеспечивается прн использовании двухфазной сннхронизаши с применением узких синхросигналов для стробирования информации непосредствено на входах О-триггеров. т- Прым, ред.

зоаать композиционный или металлопленовдый резистор сопротивлением «51 Ом.

В диапазоне частот 30 МГц-1 ГГц тактирующие синхросигналы и их гармоники являются основной причиной излучаемых помех. Четные гармоники можно резко уменьшить, если использовать синхросигналы с 50%-ным коэффициентом заполнения (когда длительность синхросигналов приблизительно равна расстоянию между ними). Следует попытаться уменьшить число ИС, управляемых каждым тактовым синхросигналом. Если тактирующие синхросигналы должны поступать на несколько плат, в качестве буферов желательно использовать входные логические элементы на триггерах Шмитта, а также огра1шчить размах напряжения и скорость нарастания {dV/dt) амплитуды основных синхросигналов. Если синхросигналы управляются переключателями вне платы, нужно избегать непосредственного управления синхросигналами от этих переключателей. Вместо этого желательно подсоединить к переключателям цепи, управляющие логическими элементами на плате, которые в свою очередь будут управлять тактирующими синхросигналами. Уменьшению помех от тактирующих синхросигналов будут способствовать также их разнесение по фазе и децентрализация.

Проблему помех можно решить путем тщательной синхронизации системы. Для уменьшения переходных, токов, возникающих в источниках питания и устройствах заземления, следует управлять небольшой группой микросхем с помощью разнесенных тактирующих сигналов. Сокращению периода времени, в течение которого система наиболее подвержена влиянию помех, способствует применение схем синхрони-аации и стробирование входных данных*.

Каждый входной сигнал, поступающий на плату, следует подавать только на -одну ИС (желательно