МИ, иллюстрирующие возникновение перекрестных помех в простых схемах.

На рис, Ж.1 показана активная схема, состоящая из передатчика с параметрами Fs и /?s и нагрузки Rl, подключенной к передатчику посредством линии связи

Рис. Ж.2. Емкостная модель перекрестных помех с сосредото чениым импедапссм.

Рис.,Ж.З. Индуктивная модель перекрестных помех с сосредото .Чениым импедансом.

[м]. Полная емкость активной линии связи [Ф1, полная индуктивность La [Ги], импе-

длиной / есть Са

дане 1а={1а/СаУ \0u\. Схсма без помех состоит из линии связи длиной / [м], параллельной активной

линии связи, с оконечными нагрузками Rne и Rfe.

Полная емкость линии связи без помех есть С, [Ф], полная индуктивность Lq [Гн] и импеданс Zq = - {Lq/СдУ/ [Ом]. Сигнальные проводники активной линии и линии без помех образуют третью линию связи с взаимной емкостью Cm [Ф], взаимной индуктивностью Lm [Гн] и импедансом ZmiLm/CmY [Ом].

При изучении перекрестных помех нас интересуют возмущения стационарного состояния. Ниже напряжение постоянного тока в сигнальных проводах учитываться не будет. Предположим, что 1) в начальный

момент времени напряжение источника питания. Vs = 0, равномерно нарастает (спадает) до vs (BJ в течение /, [с] и остается постоянным, 2) в rs входит окончательное значение выходного импеданса передатчика в активной линии связи, 3) значение rm или rfe включает выходной импеданс передатчика линии связи без помех. При полном анализе перекрестных помех необходимо рассмотреть четыре возможных случая:

1. В линии связи без помех состояние с низким уровнем напряжения; в активной линии напряжение повышается.

2. В линии связи без помех состояние с низким уровнем напряжения; в активной линии напряжение снижается.

3. В линии связи без помех состояние с высоким уровнем напряжения; в активной линии напряжение повышается.

4. В линии связи без помех состояние с высоким уровнем напряжения; в активной линии напряжение снижается.

Модель перекрестных помех с распределенным импедансом можно существенно упростить, если обе линии связи являются короткими {tp 0,5/г) и отражения в них можно не учитывать. Если импедансы активной и пассивной линий связи высокие, т. е. rne- + rfe > 376,7 ом н rs + rl> 376,7 Ом, можно пользоваться емкостной моделью перекрестных помех с сосредоточенным импедансом (рис. Ж.2), а если низкие {rne + rfe > 376,7 Ом и rs + rl< 376,7 Ом)-: индуктивной моделью перекрестных помех с сосредоточенным импедансом (рис. Ж.З).

К большинству аналоговых и цифровых схем на печатных платах без сплошного слоя земли применима емкостная модель перекрестных помех с сосредоточенным импедансом. Проведем расчет этой модели на примере рис. Ж.1, пренебрегая la, lm к lg а считая, что

vavsrlfirs + rt) [В].

ra=fsrjirs + rl)[0].

rg = rnerfekrne + rfe){0l4.

Даже носле этих упрощений общее выражение для вычисления уровня перекрестных помех остается очень сложным, поэтому рассмотрим три частных случая, когда решение оказывается простым. Пусть ta => = /?а(Со-ЬС/п)-постоянная времени активного кол-тура, а U=tiq{Cg-\Cm)-постоянная времени ко»-тура без помех. Тогда максимальный урсшенъ перекрестных помех вычисляется согласно фсь мулам

IVaR/Jirm при ta<tr И < yj:jiC,+Cm){B] при ta<i и VJiJRaiP,-hCJ[B\ при

Воспользуемся этой моделью для расчета максимального уровня перекрестных помех, когда на печатной плате размером 0,15X0,20 м, покрытой диэлектрической композицией эпоксидная смола G-IO - стекло, находятся ТТЛ ИС серии 74LSxx. При усло:-вин двумерного расположения контактных площадок их максимальная длина составит около 0,35 м. Поскольку средняя относителы1ая диэлектрическая проницаемость такого диэлектрика в,4, погсжная за- держка распространения сигнала tu « 6,7 нс/м. УмнО" жнв 6,7 нс/м на 0,35 м. подучим полное время задержки tp < 2,35 НС. Это значение меньше половины типичного времени нарастания или спада фронтов импульсов для ИС серии 74LSXX (/г 19 не, = 4,9 нс см. табл. 1), поэтому можно применять модель с сосредоточенным импедансом. У этих ИС размах напряжения Vs « 3,3 В, импеданс на входе Rt « 20 кОм и импеданс на выходе Rs 120 Ом (верхний уровень) или 31 Ом (нижний уровень). Если коэффициент разветвления по выходу может принимать значения от .1 до 10, импедаисы схемы будут равны

120 Ом -I- 20 кОм = 20 120 Ом (коэффициент разветвления по выходу 1 при высоком уровне), 120 Ом + 20 кОм/10 = 2 120 Ом (коэффициент разветвления 10),