для индуцированных токов в проводящей пластине проходит на расстоянии 36 от токонесущей линии, т. е. по контуру, наименее удаленному от токонесущей линии, но такому, где напряженность поля линии практически убывает до нуля. Связь ширины контура протекания вихревых токов с шириной поля линии дает возможность качественно установить пути протекания индуцированных токов в близлежащих к проводникам проводящих поверхностях. Полученные результаты были использованы для определения минимальной ширины модулирующего элемента.

Взаимная индуктивность полосковых линий в системе двух проводящих плоскостей изучалась также экспериментально. При этом неизменными оставались параметры токонесущей линии (dj = 0,2 мм, bi = 0,2 мм), а расстояние до дополнительной проводящей плоскости и измерительного витка изменялось в процессе эксперимента. На рис. 2.28 приведены зависимости погонной взаимной индуктивности от расстояния между модулирующим элементом и токонесущим проводником. Съемная линия расположена над токонесущей.

Анализ результатов измерения позволяет сделать следующие выводы. Максимальное значение ослабления (минимальное б) имеет место при уменьшении расстояния между дополнительной проводящейплос-костью и токонесущим витком до 5 мкм и составляет 0,3-0,35, что практически совпадает с расчетным значением по формуле (2.50). Максимальное ослабление почти не зависит от удаления съемного проводника от токонесущего.

В связи с широким использованием ИПТ с пересекающимися под углом а = О -г- 45° первичной и вторичной шинами для конструирования КЭ важно исследовать зависимость коэффициента модуляции от а. Такие зависимости от наиболее важного конструктивного параметра di3 представлены на рис. 2.29. Они получены в результате исследования зондовым методом поля рассеивания линии с dj = 0,2 мм и 6i = 0,2 мм. Выбор для исследования линии с указанными параметрами обусловлен тем, что она наиболее распространена при конструировании КЭ, поскольку такие размеры приемлемы по конструктивно-технологическим соображениям и позволяют получить высокую плотность КЭ. Из полученных зависимостей следует, что минимально достижимый коэффициент модуляции незначительно зависит от а. Однако в КЭ с большим зазором между считывающим и модулирующим элементами (большое 013) пересечение шин возбуждения и сьема под углом, близким к 45°, приводит к ослаблению влияния d на 6. Применение ИПТ с а < 45 невыгодно вследствие уменьшения взаимной индуктивности и, следовательно, КПД передачи сигнала.

2.10. Иееж

«е восприимчивости полосковых у магнитному полю

Съемные линии в значительной мере определяют устойчивость цепей съема сигналов к помехам, создаваемым внешними электромагнитными полями и схемами выборки шин возбуждения. Источниками электро-

магнитных помех является силовое электрооборудование: коллекторные двигатели, контакторы, сварочные аппараты, цепи зажигания двигателей внутреннего сгорания и т. п. Механическое прерывание тока в такой аппаратуре вызывает значительное электромагнитное излучение в области максимальной чувствительности цепей съема выходных сигналов КЭ.

Вторым источником индуцированных помех является проводной и печатный монтаж самих устройств цифрового кодирования. Повышенная восприимчивость именно съемных линий к электромагнитным помехам объясняется тем, что они имеют значительную протяженность и подключены к высокочувствительным схемам усиления сигналов.

Проблема защиты от помех, создаваемых током опроса, обусловлена следующими факторами: значительной емкостной связью шин возбуждения и съема, выполненных в виде пересекающихся полосковых линий с минимальной толщиной изоляции между ними; большим по сравнению со считанным сигналом импульсным напряжением, подаваемым на шины возбуждения; совпадением по времени фронта тока возбуждения и считанного сигнала.

Методы борьбы с помехами имеют два аспекта - уменьшение моп-ности источника помех и чувствительности приемника. Применителььо к внешним электромагнитным помехам возможность уменьшения мои -н )сти помех посторонних источников весьма ограничена. Наиболс е эффективное уменьшение излучения электромагнитного поля схема\ i ЭВМ достигается применением высокочастотного многослойного печатного монтажа [54], содержащего проводящие слои, над которым.i проходят линии межсоединений, т. е. путем перехода к несимметричным полосковым линиям. Как показано в гл. 2, такие линии обладают способностью локализовать магнитное поле рассеивания.

Основное внимание в процессе проектирования устройств цифрового кодирования следует уделить защите приемника. К таким методам относятся: уменьшение площади съемного витка путем перехода к модуль-ной конструкции устройств [55], применение оптимальных в отношении помехоустойчивости съемных линий [51], выполнение входных каскадов усилителя по дифференциальной схеме [56], согласование полосы пропускания усилителя сигналов с их спектром [57], использование импульсных фильтров и помехоустойчивых схем передачи сигналов [58].

Исследуем влияние проводящей поверхности на помехоустойчивость полосковой съемной линии. Простые физические соображения и экспериментальные факты указывают на существенное экранирование контура съемной линии посредством приближения к плоскости контура проводящей поверхности. ЭДС в съемном витке вызывается нормальной составляющей поля плоскости витка. Это поле также перпендикулярно к плоскости проводящей поверхности. Если расстояние между плоскостью витка и проводящей поверхностью невелико, то магнитное поле витка будет существенно ослабляться магнитным полем индуцированных токов в проводящей поверхности.

Указанное явление использовано для решения задачи выбора оптимальной схемы съемных линий. В связи с этим понадобились зависи-

я проводящей поверхности

МОСТИ ЭДС, индуцированной внешним полем в витке, от его расстояния до проводящей плоскости. Теоретическое решение этой задачи сопряжено с большими математическими трудностями, вызванными необходимостью учитывать конечную толщину проводящей поверхности для различных спектральных составляющих импульса магнитного поля. Поэтому целесообразно разработать методику экспериментального измерения ослабления индуцированной в витке ЭДС.

Пусть съемный контур представляет собой двухпроводную линию длиной 4 (рис. 2.30) с расстоянием между проводниками а. Линия удалена от проводящей плоскости на расстояние d и помещена в равномерное синусоидальное поле напряженностью Н, частота которого может изменяться в диапазоне 1-50 МГц. ЭДС, наводимая в витке, при d = оо

(2.51]

Интересующую нас зависимость оценим коэффициентом восприимчивости:

VK = e(d)/e«,

(2.52)

где е (d) - значение ЭДС на расстоянии d до проводящей плоскости.

Особенность методики измерения ук состоит в следующем. Для выполнения условия равномерного магнитного поля в пределах витка он должен иметь малые геометрические размеры. Точность его изготовления обеспечивалась тем, что он был получен методом фотохимического травления тонкого фольгированного диэлектрика.

Трудновыполнимую техническую задачу представляет подключение прибора для измерения ЭДС. Для исключения влияния внешнегс поля на измерительный прибор его следует помещать на достаточном удалении от источника поля и соединять с витком длинными кабелями, в которых, несмотря на наличие экранов, индуцируется ЭДС, соизмеримая с исследуемой.

Устранение помех в измерительных цепях достигнуто подключением миниатюрного, тщательно экранированного усилителя / непосредственно к исследуемой линии 2 (см. рис. 2.30). Внешнее магнитное поле создавалось генератором, подключенным к круговому проводнику 4, который с конденсатором переменной емкости 5 образует параллельный колебательный контур. Ток контура контролируется на измерительном сопротивлении R. В точках а, b круговой виток и проводящая пластина вместе с усилителем и исследуемой линией соединяются шар-нирно Таким образом, имеется возможность поворачивать плоскость измерительного витка относительно плоскости кругового «витка на контролируемый угол в для изучения диаграммы направленности восприимчивости исследуемой линии к внешнему полю.

Рис. 2.31. Зависимость коэффициента о.,. ЭДС от расстояния до проводящей поверхности Рис. 2.32. Диаграмма восприи к внешнему полю

несимметричных полосковых линий

Зависимость Ук = / (d) показана на рис. 2.31. Особенность данной функции состоит в том, что она не зависит от геометрических размеров проводников двухпроводной линии и справедлива для широкого интервала частот. Поэтому ее непосредственно можно использовать для оценки помехоустойчивости линий к импульсным полям, спектр которых находится в интервале частот 1-50 МГц.

Приведенная зависимость показывает, что переход от двухпроводных линий (d = оо) к несимметричным является эффективным средством подавления внешних помех. Например, для двухпроводной несимметричной линии а = 1,25 мм, b = 0,2 мм, d = 0,2 мм, ук = = 0,33, т. е уровень напряжения помехи уменьшается в 30 раз. Низкая чувствительность к внешним полям - одно из важнейших преимуществ несимметричных полосковых линий.

Как указывалось выше, установка, изображенная на рис. 2.30, позволяет снимать диаграмму направленности линий, которая представляет собой зависимость у = / (т) при выбранном значении d. На рис. 2.32 представлены диаграммы направленности для линии а = = 1,25 мм, b = 0,2 мм при d = 0,5 мм (кривая 1), d = 0,2 мм (кривая 2), d = 0,06 мм (кривая 3). Смещение максимума диаграммы направленности от направления, соответствующего совпадению плоскостей витков 2 и (см. рис. 2.30), объясняется уменьшением нормальной к плоскости проводящей поверхности составляющей токов Фуко, так как этот эффект проявляется в большей- мере при малых d, где влияние индуцированных токов на значение наведенного в исследуемой линии напряжения более существенное.

Оценим восприимчивость различных конфигураций съемных шин. Съемные шины разделяются на две группы линий: двухпроводные и несимметричные полосковые. В линиях первой группы один провод используется для прямого тока, второй - для обратного. В несимметричных линиях в качестве обратного провода используется проводящая поверхность.

Схемы съемных шин приведены в табл. 2.1. Восприимчивость схем целесообразно оценивать совместно со схемой усилителя, так как

Параллельное включение двух-проводных ли-

Посж ное включение двухпроводных

Встречное включение двухпроводных линий

к, = 1 Vi= = о

Vex=V x(-f + -0Г)

Встречное вклю- / ff- 7 чение несиммет- / J*-рнчных линий / *Д

Двухпроводная 8 несимметричная линия

продолжение табл. 21

Параллельное включение двух-9 проводных несимметричных линии

Последователь- /

ное включение /£

10 двухпроводных /

несимметричных ~

лниий /

Встречн(

дву.\про-водных н тричных линий

многие схемы помехоустойчивы только с дифференциальным усилителем.

Численно восприимчивость схем будет оцениваться коэффициентом восприимчивости к внешним помехам, который равен отношению напряжения на выходе усилителя, подключенного к анализируемой схеме, к усиленному напряжению помехи двухпроводной линии, т. е. восприимчивость двухпроводной линии принимаем за единицу. Восприимчивость определим как для перпендикулярной Vj., так и горизонтальной V= составляющих магнитного поля по отношению к плоскости витка двухпроводных линий или к проводящей плоскости для несимметричных линий. Коэффициент усиления для всех схем равен Ки, коэффициент ослабления синфазного напряжения (/вхсс = вых вхс Сравниваемые линии характеризуются следующими параметрами. а - расстояние между проводниками двухпроводной линии; d - толщина диэлектрической прокладки несимметричной линии; 4 - длина линии; AQ - разность площадей витков двух линий.