Оскільки цифрові схеми використовують імпульсні сигнали з короткими піднімаючимися / спадаючими краями, вони випромінюють небажані електромагнітні хвилі (шум), включаючи високочастотні компоненти, назовні, і вони чутливо реагують на електромагнітні хвилі (шум) зовні, викликаючи несправності. Крім того, в ланцюзі також є такі проблеми, як спотворення інтермодуляції між лініями та коливання напруги джерела живлення, спричинені різкими змінами струму при увімкненні / вимкненні цифрових пристроїв. Таким чином, необхідно враховувати розподілену постійну ланцюг, що складається з індуктивності проводки та паразитної ємності в цифровій схемі, щоб запобігти перевиробленню та зниженню вибуху, що спричиняє хаос сигналу та відбиття сигналу, затримку, ослаблення та інтермодуляційне спотворення електромагнітних перешкод між лініями. Фільтри та екрани, які вирішують цю проблему, є аналоговими технологіями.
Завдяки застосуванню технології цифрових схем у керуванні автомобілями, поїздами та радіостанціями, вона досягла високої надійності та високої надійності, чого раніше не можна було досягти за допомогою аналогових технологій. Однак шум може спричинити несправності системи та ланцюга, і це фатальна проблема, особливо для машин. Навіть якщо аналогова схема має шум, це лише тимчасово знижує точність даних. Як тільки шум зникає, він має характеристики функції самовідновлення. Отже, поєднання високофункціональних цифрових схем та аналогових схем з можливостями самовідновлення / самопідтвердження буде безпечним рішенням для запобігання несправностей, спричинених шумом у мобільних системах управління та цифрових схемах. Особливу увагу слід приділити конструкції схеми. Після проектування схеми, щоб перевірити роботу, необхідно зібрати схему для експериментів. Але в результаті часто виявляється, що це працює не так, як задумано. Наприклад, розроблений підсилювач став генератором. В аналоговій схемі шум від цифрової схеми змішується, що призводить до спотворення форми сигналу аналогового сигналу, роботи нестабільної, і дані неможливо отримати плавно.
Для низькочастотних ланцюгів незалежно від того, хто їх збирає, до тих пір, поки електропроводка не підключена неправильно, різниці в різних характеристиках монтажу, проводки та схеми майже немає, і можна отримати ті самі дані. Але висока частота відрізняється. Завдяки різним методам установки, як правило, будуть отримані дані з різними характеристиками. У високочастотних ланцюгах і високошвидкісних цифрових схемах, якщо є одна лінія, буде сформована складова індуктивності (паразитна), а якщо є дві лінії, буде сформована паразитна ємнісна складова і взаємна індуктивність (паразитна) між рядками - так звані три паразити. Сформовані три паразитні значення дуже малі, тому на низьких частотах практично не виникає проблем, але вплив С та L компонентів не можна ігнорувати у високочастотному діапазоні.
Для поліпшення роботи машини різні схеми, такі як низькочастотні до високочастотних аналогових схем, високошвидкісні цифрові схеми, мікроаналогові схеми та сильні струми, часто змішуються між собою, що призведе до нестабільності ланцюгів і погіршення частотних характеристик. Основна причина полягає в тому, що вищезазначені три паразити не повністю враховані в конструкції, а надійність і безпека не можуть підтримуватися. Крім того, принципова схема використовує лише двовимірне представлення напівпровідникового пристрою та концентровані параметри R, C та L, але це не відображає продуктивність та функцію фактичної схеми. Фактичною дією є тривимірний простір, у тому числі частота - чотиривимірний простір. Отже, мікрострумовий контур, утворений комбінацією інтермодуляційних спотворень, відбиття, статичної електрики та електромагнітних впливатиме на характеристики та функції високочастотної схеми. Відповідно до вимог часу, багато останніх ІС є високошвидкісними пристроями, чутливими до високочастотних шумів. Тому, використовуючи пристрій, виберіть відповідні компоненти відповідно до функції схеми та намагайтеся уникати використання швидкісних ІС, ніж потрібно.
На принциповій схемі імпеданс джерела живлення, дроту заземлення та сигнального дроту зазвичай розглядаються як нульові Оми. Але насправді нульового Ома не існує, і чим вище частота, тим більший вплив індуктивності та паразитної ємності. Як результат, поєднання ланцюгів та вплив зовнішніх електромагнітних полів занадто великі, щоб їх не ігнорувати, що призводить до нестабільності ланцюга та погіршення частотних характеристик. Проблема помилок, шуму та затримки часу повинна вирішуватися в аналогових схемах; в той час як у цифрових схемах антишум вирішується, і на це не впливає затримка часу через синхронізацію, що дуже важливо для поліпшення характеристик схеми. Слід звернути увагу на вплив динамічного шуму на "статичну електрику". Існує багато джерел шуму, які можуть спричинити несправність електричного обладнання, наприклад, люмінесцентні лампи, пиловловлювачі, радіоприймачі, трансформатори та перетворювачі навколо нас. Це все джерела шуму електромагнітного поля. Крім того, джерелом шуму, що спричиняє несправності, є електростатичний розряд.
Через струм електростатичного розряду та миттєву високу напругу ІС буде зруйнований, що призведе до несправності та несправності системи або обладнання. Щоб запобігти електростатичному розряду, необхідно вжити необхідних заходів від придбання компонентів до проектування, виробництва та упаковки обладнання. З точки зору дизайну можна вжити таких заходів:
(1) Уникайте використання високошвидкісних ІС, які перевищують вимоги, особливо зверніть увагу на схему введення. Коли це можливо, вхідна схема приймає диференціальний режим. Схема фільтра повинна бути підключена близько до ІС.
(2) Вхідний захист напівпровідників. У вхідну частину роз'єму додається обмежувальна схема для управління шумом нижче значення напівпровідника, що витримує напругу. Оскільки CMOS-затвор має слабкі характеристики антистатичного шуму, його непросто використовувати у вхідній частині роз'єму. (3) Уникайте використання ІС із затримкою краю і використовуйте стробоскопічні методи або схеми із засувками.
(4) Для того, щоб придушити частоту неправильної експлуатації, слід зробити низькоефективну логіку на кінці управління та на виході.
(5) Відфільтруйте вхідний сигнал високої чутливості. Відфільтруйте високу частоту за межами смуги частот, що дуже важливо для операційного підсилювача, щоб не подавати занадто великі сигнали. Також зверніть увагу на індуктивність свинцю використовуваного конденсатора.
(6) Деякі заходи також були вжиті щодо програмного забезпечення. Оскільки електростатичний розряд є одноразовим перехідним імпульсом, неправильні дані можна виявити шляхом багаторазової перевірки. Для запобігання випадковій зупинці в мікрокомп'ютері встановлена сторожова схема (схема контролю).
(7) Електронну схему та проводку слід тримати подалі від металевого корпусу, що розряджає статичну електрику.
(8) Металеві та металеві сполучні частини шасі повинні бути щільно з’єднані з видаленою фарбою та максимально закручені.
Для того, щоб зменшити вплив електромагнітного поля, створюваного струмом розряду, на друкованій платі слід вжити таких заходів:
(1) Зменшіть площу кільця. Завдяки зшиванню магнітного потоку в утвореному кільці в кільці буде індукований струм. Чим більша площа кільця, тим більше зшивання магнітного потоку, тим більший індукований струм. Тому, щоб мінімізувати площу петлі, утворену дротами живлення та заземлення, дроти живлення та заземлення повинні бути якомога ближче до проводки. Встановіть високочастотний перевантажувальний конденсатор між блоком живлення та проводом заземлення, щоб зменшити площу петлі. Для того, щоб зменшити площу петлі, що утворюється між сигнальною лінією та лінією землі, прокладіть сигнал близько до лінії землі.
(2) Зробіть проводку найкоротшою. Необхідно враховувати розподіл довжин сигнальних ліній. При проектуванні подовжуйте низькоефективну сигнальну лінію і робіть високоефективну сигнальну лінію якомога коротшою. Проводка між пристроями робиться найкоротшою, а пристрої, підключені до вхідних і вихідних ліній, встановлюються біля клем.
(3) Використовуйте багатошарові друковані плати, що видно в аналогових та високошвидкісних цифрових схемах. У високошвидкісних цифрових схемах частотний спектр імпульсного сигналу має дуже широкий діапазон гармонійних компонентів високого порядку. Чим вище використовується робоча частота, тим більший вплив паразитної ємності та індуктивності. Якщо припустити, що високочастотний струм I протікає по діаграмі з індуктивністю L, то падіння напруги, породжене індуктивністю L, становить: V = L · di / dt. Шаблон схожий на антену, що видає випромінюваний шум. Виготовлення заземлювального дроту поверхнею може зменшити імпеданс заземлювального проводу і зменшити падіння напруги, спричинене струмом розряду.
(4) Для інтерфейсного кабелю слід вжити антистатичних заходів: два кінці екранованого дроту кабелю підключені до кожуха. Додайте обхідні конденсатори для високочастотних коротких замикань, де можуть виникати петлі заземлення. Його не слід підключати до логічного заземлення, коли немає заземлення оболонки. Для плоских кабелів між сигнальним та сигнальним проводами може бути доданий заземлювальний провід. Проблеми, на які слід звернути увагу при імпульсному живленні, використовуються як джерело аналогового сигналу: Так званий імпульсний блок живлення є формою ланцюга живлення, що стабілізує вихідну напругу за допомогою імпульсної модуляції. Оскільки цей спосіб споживає лише енергію в комутаційній частині, чим швидша швидкість комутації, тим вища ефективність джерела живлення. Тому зазвичай використовують швидкодіючі комутаційні пристрої. Завдяки своїй високій ефективності цей блок живлення широко використовується від потужних машин до невеликих та легких машин. Однак при високошвидкісному перемиканні є недолік витоку шуму від перемикання. Цей тип джерела живлення для аналогових схем спричинить багато проблем.
Коли імпульсний джерело живлення використовується як джерело живлення аналогової схеми, високочастотний шум потрапляє в смугу частот аналогового сигналу, а відношення сигнал / шум аналогового сигналу погіршується. Хоча шум перемикання, як правило, становить лише 50-100mVpp, що є досить малим, через великий динамічний діапазон аналогового сигналу, такий шум часто викликає проблеми. Особливо при використанні в такому обладнанні, як АЦП, коли шум накладається на сигнал під час визначення рівня перетворення, будуть виникати помилки перетворення, і очікувана точність не буде отримана. Для вирішення проблем використання імпульсних джерел живлення в аналогових схемах, ви можете звернути увагу на наступні два аспекти при виборі імпульсних джерел живлення: (1) Рівень шуму імпульсного джерела живлення є якомога меншим; (2) Компоненти перемикання шуму не потрапляють в діапазон частот сигналу. Через високий рівень аналогового сигналу шум перемикання не впливає на відношення сигнал / шум. Для того, щоб запобігти переходу комутаційного шуму в діапазон частот сигналу, найпростішим методом є вибір джерела живлення з більшою частотою комутації, ніж найвища смуга частот аналогового сигналу.
Коли вищевказаний спосіб неможливо обрати, необхідно знайти спосіб зменшити шум перемикання, що генерується джерелом живлення. До цих методів належать: (1) Додати конденсатори зовні. (2) Комутаційний шум, що створюється зовнішнім джерелом живлення. (3) Комбіноване використання серійних регуляторів. Трансформатор джерела живлення використовує три обмотки, і шум може бути усунутий між обмотками. Цей тип джерела живлення є високоефективним джерелом живлення, яке може використовуватися в пристроях зв'язку, що забезпечують живлення через лінію електропередачі. Приймаюча частина машини зв'язку - це аналогова схема, яка використовує сигнали дуже низької індуктивності. Коли використовується цей малошумний імпульсний блок живлення, він може одночасно вирішити як ефективність, так і проблеми з шумом.
Наш інший продукт:
