Реферат: Шумы - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Шумы

Банк рефератов / Медицина и здоровье

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 397 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Шумы . Введение . Почти в любой области измерений значе ние предел ьно различимого слабого сигнала определяется шумом-мешающим сигналом , который забивает полезный сигнал . Даже если измеряе мая величина и не мала , шум снижает то чность измерения . Некоторые виды шума неустра нимы принципиально (например , флуктуации измеряемой велич ины ), и с ними надо бороться только мет одами усреднения сигнала и сужения полосы . Другие виды шума (например , помехи на радиочастоте и “петли заземления” )можно уменьшить или иск лючить с помощью разных приемов , включая ф ильтрацию , а также тщательное про думывани е расположения проводов и элементов схем . И , наконец , существует шум , возникающий в п роцессе усиления , и его можно уменьшить пр именением малошумящих усилителей . Мы начнем с разговора об источника х происхождения и характеристиках различных в идов ш умов , от которых страдают электр онные схемы . После краткого рассмотрения шумо в дифференциального усилителя и усилителя с обратной связью перейдем к вопросам надл ежащего заземления и экранирования , а также исключению помех и наводок . Для примеров выбран ус и литель , т . к . он од ин из основных элементов , часто входящих в различные устройства . Кроме того , в данной работе приведе на классификация помех в устройствах ЭВМ , а в качестве конкретных примеров рассмотрены помехи в цепях питания и меры по их уменьшению , а также рекомендации по обеспечению помехозащищенности аппаратурных сре дств вычислительной техники . Шумы усилителей . 1. Происхождение и виды шумо в . Термин “шум” применяется ко всему , что маскирует полезный сигнал , поэтому шумом может оказаться какой-н ибудь другой сигнал (“помеха” );но чаще всего этот термин означает “случайный” ш ум физической (чаще всего тепловой )природы . Шум характеризуется своим частотным спектром , распределением амплитуды и источником (проис хождением ). Рассмотрим основные виды шумов . “ Джонсоновский шум” . Любой резистор на плате генер ирует на своих выводах некоторое напряжение шума , известное как “шум Джонсона” (теплов ой шум ). У него горизонтальный частотный с пектр , т . е . одинаковая мощность шума на всех частотах (до некоторого предела ). Ш ум с горизонтальным спектром называют “белым шумом” . Реальное напряжение шума в незамкнутой цепи , порожленное сопротивлением R, н аходящимся при температуре T, выражается формулой где k-по стоянная Больцмана , T-абсолютная температура в Кельвинах , B-полоса частот в герцах . Таким образом Uш . эфф . это то , что получится на входе совершенно бесшумного ф ильтра с полосой пропускания B, если подать на его вход напряжение , порожденное резисто ром при температуре T При комнатной температуре (293 К ) Шум Джонсона устанавливает нижнюю границу напряжения шумов любого де тектора , ис точника сигнала или усилителя , имеющего резис тивные элементы . Активная составляющая полного сопротивления источника порождает шум Джонсона ;так же действуют резисторы цепей смещени я и нагрузки усилителя . Дробовой шум . Электрический ток представл яет собой движение дискретных зарядов , а не плавно непрерывное течение . Конечность (квантованность )заряда приводит к статическим флуктуациям тока . Если заряды действуют независимо друг от друга , то флуктуирующий ток определяется формулой : Iш . эфф . =Iш . R= 2qIпост B, где q-заряд электрона , Iпост-постоянная составляющая (“установившееся“ з начение тока ), а B-ширина полосы частот изме рения . Приведенная формула выведена в предположе нии , что создающие ток носители заряда дей ствуют не зависимо друг от друга . Это справедливо , когда заряды преодолеваю т некоторый барьер , как , например , в случае тока через диодный переход , где заряды перемещаются за счет диффузии , однако это не так , когда мы имеем дело с метал лическими проводниками , где ме жду носител ями заряда существует тесная корреляция . Таки м образом , ток в простой резистивной схеме имеет намного меньшую шумовую составляющую , чем это показывает формула для дробового шума . Шум 1/f (фликкер-шум ). Дробовой и тепловой шумы-неуменьшаемые ви д ы шума , возникающие в соответствии с законами физики . Самый дорогой и тщательн о изготовленный резистор имеет тот же теп ловой шум , что и дешевый углеродный резист ор с тем же сопротивлением . Реальные устро йства , кроме того , имеют различные источники “избыто ч ных шумов” . Реальные резист оры подвержены флуктуациям сопротивления , которые порождают дополнительное напряжение шума , пр опорциональное протекающему через резистор посто янному току . Этот шум зависит от многих факторов , связанных с конструкцией конкретного резистора , включая резистивный матери ал и особенно концевые соединения . Этот шум имеет спектр , примерно опи сываемый зависимостью 1/f(постоянная мощность на декаду частоты ) и иногда называется “розовы м шумом” . Помехи :экранирование и зазем ление . 1. Поме хи . Как уже говорилось , одной из форм шумов являются мешающие сигналы или паразитные наводки . Шу м в виде сигналов , приходящих по связям с источником питания и путям заземления , на практике может иметь более важное з начение , чем рассматриваемый ранее внутре нний шум . Например , наводка от сети 50Гц имеет спектр в виде пика (или ряда п иков )и относительно постоянную амплитуду , а шум зажигания автомобиля , шум грозовых разр ядов и другие шумы импульсных источников имеют широкий спектр и всплески амплитуды . Другим и с точником помех являются радио - и телепередающие станции , окружающее электрооборудование и т . п . Иногда от мног их из этих источников шума можно отделать ся путем тщательного экранирования и фильтрац ии . Сигнал помехи может попасть в элек тронный прибор по вх одам линий питани я или по линиям ввода и вывода сигнал а . Помехи могут попасть в схему и чере з емкостную связь с проводами (электростатичес кая связь-наиболее серьезный эффект для точек схемы с большим полным сопротивлением )ил и через магнитную связь с замкну т ыми контурами внутри схемы (независимо от уровня полного сопротивления ), или электр омагнитную связь с проводами , работающими как небольшие антенны для электромагнитных волн . Любой из этих механизмов может передават ь сигнал из одной части схемы в другу ю . И н аконец , токи сигнадла в одной части могут влиять на другую час ть схемы при падении напряжения на путях заземления и линиях питания . Исключение помех . Для решения этих часто встречающихся вопросов борьбы с помехами придумано много эффективных приемов , но в се они нап равлены на уменьшение сигнала (или сигналов )помехи , редко когда помеха уничтожается сов сем . Поэтому имеет смысл повысить уровень сигнала просто для увеличения отношения сигна л /шум . Большое значение также имеют и внешние условия :прибор , безукоризн е но работающий на стенде , может работать с огромными помехами в месте , для него не предназначенном . Перечислим некоторые внешние условия , которых следует избегать : -соседство радио - и телестанций (РЧ-помех и ), - соседство линий метро (импульсные помех и и “м усор” в линии питания ), -близость высоковольтных линий (радиопомехи , шипение ), -близость лифтов и электромоторов (вспле ски в линии питания ), -здания с регуляторами освещения и отопления (всплески в линии питания ), -близость оборудования с большими тра нсформаторами магнитные наводки ), -особенно близость электросварочных аппарат ов (наводки всех видов неимоверной силы ). Рассмотрим наиболее общие приемы при борьбе с помехами . Сигналы , связанные через вхо ды , выходы и линии питания . В борьбе с шумами , иду щими по линии питания , лучше всего комбинировать линейные РЧ-фильтры и подавители переходных п роцессов в линии переменного тока . Этим сп особом можно добиться ослаблени помех на 60 дБ при частотах до нескольких сот килоге рц , а также эффективного подавления повреждающих всплесков . С входами и выходами дело сложнее из-за уровней полного сопротивления и из- за того , что надо обеспечить пррохождение полезных сигналов , которые могут иметь тот же частотный диапазон , что и помехи . В устройствах типа усилителей зву ковых ч астот можно использовать фильтры нижних часто т на входе и на выходе (многие помехи от близлежащи х радиостанций попадают в схему через про вода громкоговорителя , выполняющего роль антенн ). В других ситуациях необходимы , как правило , экраниррованные про вода . Провода с с игналами низкого уровня , в частности при в ысоком уровне полного сопротивления , всегда н ужно экранировать . То же относится к внешн ему корпусу прибора . Емкостная связь . Внутри прибора сигналы могут прекр асно проходить всюду путем электрост атиче ской связи :в какой-нибудь точке в приборе происходит скачок сигнала 10В и на рас положенном рядом входе с большим полным с опротивлением произойдет тот же скачок . Что тут можно сделать ? Лучше всего уменьшить емкость между этими точками (разнеся их ), доб а вить экран (цельнометаллический ф утляр или даже металлическая экранирующая опл етка исключает этот вид связи ), придвинуть провода вплотную к плате заземления (которая “глотает” электростатические пограничные поля , очень сильно ослабляя связь )и , если воз можно, снизить полное сопротивление наскольк о удастся . Магнитная связь . К сожалению , низкочастотные магнитные поля не ослабляются существенно металлической экранировкой . Лучший способ борьбы с этим явлением-следить , чтобы каждый замкнутый конт ур внутри схемы и мел минимальную площ адь , и стараться , чтобы схема не имела проводов в виде петли . Эффективны в борьбе с магнитной наводкой витые пары , т . к . площадь каждого витка мала , а сигналы , наведенные в следующих друг за другом витках , компенсируются . При работе с сигналами очень низкого уровня , или устройствами , очень чувств ительными к магнитным наводкам (головки магнит офонов , катушки индуктивности , проволочные сопроти вления ), может оказаться желательным магнитное экранирование . Если внешнее магнитное поле велико, то лучше применять экран и з материала с высокой магнитной проницаемость ю (например , из обычного железа ) для того , чтобы предотвратить магнитное насыщение внутре ннего экрана . Наиболее простым решением являе тся удаление мешающего источника магнитного п оля . Радиочастотные помехи . Наводки радиочастоты могут быть очень коварными , т . к . не внушающая по дозрений часть схемы может работать как э ффективный резонансный контур с огромным резо нансным пиком . Кроме общего экранирования , жел ательно все провода делать как можно короче и избегать образования петель , в которых может возникнуть резонанс . Классической ситуацией паразитного приема высоких частот является пара шунтирующих конденсаторов , что часто рекомендуется для улучшения шунтирован ия питания . Такая пара образ у ет отличный паразитный настроенный контур где-то в области от ВЧ до СВЧ (от десятк ов до сотен мегагерц ), самовозбуждающийся при наличии усиления . 2. Сигнальное заземление . Провода заземления и заземленные экраны могут доставить много неприятностей . Сущно сть проблемы такова :ток , протекая по линии заземления , может возбудить сигн ал , который воспринимает другая часть схемы , сидящая на том же проводе заземления . Ч асто используют решение в лоб : все линии заземления сходятся в одной точке , но это не всегда сам ое верное решение . Обычные ошибки заземления . Общая ситуация представлена на рис . 1. В одном приборе находятся усилитель низкого уровня и мощный усилитель с большим потребляемым током . Первая схема сдел ана правильно :оба усилителя присоединены непо средств ено к измерительным выводам стабил изатора напряжения питания , поэтому падение н апряжения IR на проводах , идущих к мощному к аскаду , не оказывает влияние на напряжения питания усилителя низкого уровня . К тому же ток нагрузки , проходя на землю , не появляется на входе низкого уровня ;вообще , никакой ток не идет по провод у заземления входа усилителя низкого уровня к схемной “Мекке” . Во-второй схеме имеются две грубые ошибки . Флуктуации напряжения питания , поожденные токами нагрузки каскада высокого уровня , отра жаются на напряжении питания каскада низкого уровня . Если входной каскад имеет недостаточно высокий коэффициент ослабления флуктуаций питания , то это может привести к возникновению автоколебаний . Далее , ток нагр узки , возвращаясь к источнику питания , вызыв а ет флуктуации потенциала на “зем ле” корпуса по отношению к заземлению ист очника питания . Входной каскад оказывается пр ивязанным к этой “переменной земле” , а это , очевидно , плохо . Т . е . надо следить , где протекают большие токи сигнала и смотрет ь , чтобы они не влияли на вход . В некоторых случаях разумно отделить ист очник питания от каскада низкого уровня н ебольшой RC-цепью (рис . 2). 3. Межприборное заземление . Идея главной точки заземления внутри одного приборра хороша , но не годится , если с игнал идет из од ного прибора в др угой и у каждого свое представление о “земле” . В таких случаях можно использовать одно из следующих предложений . Сигналы выского уровня . Если сигналы имеют напряжение несколько вольт или это логические сигналы , то можно просто соединить то , что нужно , и зыбыть об этом . (рис . 3). Источник напряжения (обозначен между 2мя заземлениями )представляет собой разность потенциалов межд у 2мя выводами линий питания в одной и той же или в разных комнатах здания . Эта разность потенциалов состоит частич н о из напряжения , наведенного от сети , гармоник частоты сети , радиочастотных сигналов , разных всплесков и прочего “мусор а” . Если наши сигналы достаточно велики , т о все это , в общем-то , не важно . Малые сигналы и длинные линии . Для малых сигналов такая ситу ация нетерпима . Несколько идей для этой цели содержит рис . 4. На перво й схеме коаксиальный экранированный кабель пр исоединен к корпусу и схемному заземлению источника сигнала , но изолирован от корпуса приемника . Благодаря дифференциальному усилителю для б у феризации входного сигнала подавляется синфазный сигнал в цепи зазе мления , выделяющийся на экране . Также полезно подключить резистор с малым сопротивлением и шунтирующий конденсатор на землю для ограничения сдвига “напряжения заземления” и предупреждений в ходного каскада . Еще одна схема демонстрирует использование “псев додифференциального” входного включения для усил ительного каскада с одним выходом . Сопротивле ние 10 Ом включенного между общей точкой ус илителя и схемной землей резистора достаточно велико (в о много раз больше полного сопротивления заземления источника ), так что потенцал в этой точке задает опорн ая земля источника сигнала . Разумеется , любой шум , присутствующий в этом узле схемы , появится также на выходе , однако это ст ановится неважным , если ка с кад име ет достаточно высокий коэффициент усиления Ku, п оскольку отношение полезного сигнала к шумам заземления увеличивается в Ku раз . Таким об разом , хотя данная схема не является подли нно дифференциальной (КОСС ), тем не менее работает она достаточно хорошо (с эффективным КОСС =Ku). Та кой прием псевдодифференциального включения с отслеживанием потенциала земли можно использов ать также для сигналов низкого уровня внутри самого прибора , когда возника ют проблемы с шу мами заземления . Во-второй схеме используется экранированная витая пара , экран которой присоединен к корпусу на обоих концах . Это не опасн о , т . к . по экрану сигнал не идет . Д ифференциальный усилитель используется , как и раньше , на приемно м конце . Если переда ется логический сигнал , то имеет смысл пер едавать дифференциальный сигнал (сигнал и его инверсию ), как показано на рисунке. На ра диочастотах подходящий способ подавления синфазного сигнала на приемном конце дает трансформаторная связь ;она такж е облегчает получение дифференциального биполярн ого сигнала на передающем конце . Трансформато ры также популярны в звуковой аппаратуре , хотя о н и громоздки и ведут к некоторому искажению сигнала . Для очень длинных кабельных линий ( измеряемых километрами ) полезно принять меры против больших токов в экранах на радиоча стотах . Способ достижения этого показан на рис . 5. Как было показано выше , диффере нциальный усилитель работает с витой парой и на него не влияет напряжение экрана . Путем связи экрана через небольшую катушку индуктивности с корпусом удается с охранить малое напряжение постоянного тока , а большие радиочастотные токи исключить . На . той сх е ме также показана защит а от выхода синфазного напряжения за пред елы В. Хорошая схема защиты многопроводного к абеля , в котором требуется исключить синфазны е наводки , по казана на рис . 6. Так ка к у всех сигналов наводка одна и та же , то единственный провод , подключенный к земле на передающем конце , служит для компенсации синфазных сигналов во всех n про водах сигнала . Просто этот сигнал считывается по отношению к земле на п ри емном конце и используется как опорный вх одной сигнал для всех n дифференциальных усили телей , работающих с остальными сигналами . Приведенные схемы хорошо подавляют син фазные помехи на низких и средних частота х , но против РЧ-помех они могут оказаться не эффективными из-за низкого КОСС в приемном дифференциальном усилителе . Плавающий источник сигн ала . Та же несогласованность напряжений заземления в разных местах проя вляется еще более серьезно на входах низк ого уровня , поскольку там сигналы очень ма лы . Ес ли заземлить экран на обоих концах , то разность напряжений заземления поя вится в качестве сигнала на входе усилите ля . Лучше всего отделить экран от заземлен ия в источнике (рис . 7). Изолирующие усилители . Другим решением связанных с заземл ением проблем явля ется использование “изо лирующего усилителя” . Изолирующие усилители-готовые устройства , предназначенные для передачи аналог ового сигнала (с полосой частот , начинающейся от постоянного тока )от схемы с одним опорным уровнем заземления к другой схем е , имеющей с овершенно другую землю (рис . 8). На практике в некоторых экзотических ситуациях потенциалы этих “земель” могут отличаться на много киловольт . Применение и золирующих усилителей обязательно в медицинской электронике-там , где электроды прикладываются к телу ч е ловека , с тем , чтоб ы полностью изолировать такие контакты от измерительных схем , питающихся непосредственно от сети переменного тока . Защита сигнала . Это также способ уменьшения эффект ов входной емкости и утечек при малых сигналах и большом полном сопрот ивлени и . Если мы работаем с сигналами от мик роэлектродов или емкостных датчиков с внутрен ним полным сопротивлением в сотни мегаом , то даже входная емкость в несколько пикпф арад может в этом случае совместно с этим сопротивлением обрразовать фильтр нижних ч астот со спадом , начинающимся с нескольких герц . К тому же конечное з начение сопротивления изоляции в соединительном кабеле легко может на порядки ухудшить рабочие параметры усилителя со сверхнизким током входного сигнала (ток смещения меньше пикоампера ) з а счет утечек . Обе эти проблемы решаются путем использования защитного электрода (рис . 9). Внутренний экран соединен с повторител ем ;это эффективно исключает токи и резист ивных , и емкостных утечек за счет нулевой разности потенциалов между сигнальным пррово дом и его окружением . Внешний заземлен ный экран предохраняет от помех защитный электрод ;не доставляет хлопот работа повторит еля на емкость и утечку между экранами , т . к . у повторителя малое полное выходно е сопротивление . Этот прием не следует применять ч аще , чем это необходимо ; имеет смысл ставить повторитель как можно ближе к источнику сигнала , защищая лишь небольшой отр езок кабеля , соединяющий сигнал после повтори теля с его низким полным выходным сопроти влением к отдаленному усилителю можно и п о обычно м у экранированному кабелю . Методы сужения полосы пропускания . Эти меры пр инимаются для улучшения отношения сигнал /шум . Мы сужаем ширину полосы пропускания и сохраняе м тем самым нужный сигнал , сократив одновременно общее количество принимаем ых шумовых сигналов . Известно несколько методов сужения пол осы пропускания , получивших широкое распространен ие на практике : -усреднение сигнала , -переходное усреднение , -метод и нтегрирования , -многоканальное уплотнение , -амплитудный анализ импульсов , -детектирование с захватом , -фазовое детектирование . Все эти методы предполагают , что сигна л является периодическим . Мы не будем рассматривать эти методы . Классификация помех в устройствах ЭВМ . Борьба с помехами приобретае все боль шую актуальность по многим причинам , вот н екоторые из них : -рост доли задержек сигналов в лини ях связи по сравнению с задержками собств енно логических элементов , обусловливаемых конечн остью скорост и распространения сигналов в линиях связи и переходными поцессами в них , - возрастающая зависимость быстродействия Э ВМ , правильности ее функционирования от оптим альности выбора конструктивного исполнения линий связи и принятия соответствующих схемотехнич еских мер , -возрастание взаимного влияния между эл ементами и линиями связи из-за увеличения плотности размещения элементов компонентов . 1. Линии связи . Линии св язи (ЛС ) заметно влияют на процессы передач и информации . Влияние ЛС определяется ее т ипом . В з ависимости от соотношения дли тельности фронта передаваемого сигнала и врем ени распространения его по ЛС последние п одразделяют в случае анализа помех на электрически короткие и электри чески длинные линии . Линия связи считается электрически короткой линие й , если На практике принимают где -диэлектрическая постоянная среды ; С 0=300000 км /с . Линия связи считается электрически длинной линией , есл и . Уточним понятие помехи для вычислитель ного устройства :это внешнее или внутреннее воздействие , приводящее к искажению дискретной информации во время ее хранения , пр еобразования , обработки и передачи . 2. По характеру воздействия на дискретную информацию помехи в устройст вах ЭВМ , выполняемых на ИС , проявляются ка к задержки передачи импульсов , искажения фрон тов импульсов , искажения у ровней передава емых потенциалов , уменьшение амплитуд передаваемы х импульсов , постоянные смещения уровней напр яжения питания . 3. По источнику создания пом ех их целесообразно разделять на помехи внешние , как правили , наводки , создаваемые внешними по отношен ию к р ассматриваемому устройству аппаратами , устройствами , условиями эксплуатации , и помехи внутренние , обусловливаемые конкретным выполнением линий с вязи в рассматриваемом устройстве . 4. По месту проявления помехи могут быть подразделены на помех и в сигн альных линиях связи и в цепях питания . Видом проявления внутренних помех в электрически коротких ЛС являются задержки сигналов из-за емкостного или инду ктивного характера линии связи , емкостные и индуктивные взаимные наводки между сигнальными проводниками, а внутренних помех в электрически длинных ЛС-задержки передачи сигнало в , искажения формы передаваемых сигналов из-за отражений , взаимные наводки между линиями связи , затухания сигналов . Помехи в цепях питания и меры по их уменьшению . 1. К проявлениям помех в цепях питания относят :п остоянные смещения уровня шины “земля” , обусл овливаемые ее активным сопротивлением ;импульсные ЭДС , вызываемые динамическими токами потребл ения ИС в индуктивности шин “земля” и “питание” , динамическими токами перезаряда “пар аз итных” емкостей линий связи ;периодическ ие колебания напряжения питания , вызываемые р еактивным характером цепей питания . 2. Статические помехи в цепя х питания . П омехи в цепях питания возможны из-за падения напряжения на активном сопротивлении шин “земля” и “питание” при протекании по ним по стоянных токов ;возникновения ЭДС самоиндукции в цепи шин питания прри протекании по ним импульсных токов ;”медленных” колебательн ых процессов в шинах питания при “бросках ” тока нагрузки . Чтобы свести к минимуму “постоянн ую” помеху , необходимо выбрать такую к онструкцию шин “земля” , при которой падение на ней напряжения от постоянного тока было бы меньше наперед заданного допустимого значения Uпом . доп . , рассчитываемого из усл овия обеспечения помехозащищенности устройства. Рассмотрим случай , когда n одинаковых ло гических элементов имеют одну общую шину “земля” , присоединенную к нулевой точке на одном конце шины (рис . 10). Очевидно , что в наихудшем режиме с точки зрения помехоза щищенности работает n-й элемент , поскольку его реальная статическая помехозащищенность ум еньшается по сравнению с номинальной (паспортн ой ) на значение падения напряжения на шине “земля” в точке его присоединения и для n-го элемента это падение напряжения с оставляет максимальное значение U=пом . Величи на U=пом . приближенно рассчиты вается по схеме рис . 10б . Обозначая через Rш сопротивление участка общей шины “земля” между 2мя расположенными рядом микросхемами , а через Iип - ток потр ебления одной микросхемы , можно записать : U=пом . = Rш nIип + Rш (n-1)Iип +... + Rш Iип = Rш Iип (1+2+... +(n-1)+n)= Rш Iип (n+1)2. Задаваясь из условия обесп ечения помехозащищенности устройства допустимым падением напряжения на шине “земля” Uпом . доп . , не трудно вычислить допустимое сопротивление участк а шины “земля” Rшдоп . и сформулировать требования к конструкции шины “земля” : Конструктивными мерами по уменьшению пост оянных помех следует считать : -увеличение сечения шины “земля” ; - увеличение числа заземляющих точек , что уменьшает длину общих участков протекания тока элементов (рис . 11); -применение заземленных медных листов , к которым припаиваются все обратные провод а ячеек или модулей ; -применение навесных шин питания ; -использование для подвода питания отдель ных слоев многослойной печатной платы . 3. Импульсные помехи в цепях питания . Они обусловлив аются главным образом кратковременными возрастан иями (“бросками” ) токов потребления интегральных микросхем при переключении последних из од ного логического состояния в другое и , во- вторых , динамическими токами перезар яда п аразитных емкостей сигнальных линий связи (со бственных емкостей сигнальных проводников относи тельно шины “земля” ). Эти относительно большие по значению и короткие по длительности токи , протекая по шине “земля” цепи пит ания , вызывают на индуктивности о бщи х шин “земля” импульсные падения напряжения . Последние , приложенные ко входу микросхем , действуют как импульсные помехи . Рассмотрим механизм возникновения импульсных помех для обоих случаев . Для изучения причин возникновения импу льсных помех из-за бро сков тока потреб ления ИС рассмотрим такую конструкцию шин питания , когда n одинаковых элементов подключены к шинам “питание” и “земля” через не которое равное расстояние , причем n-1 любых элем ентов одновременно переключается из одного ус тойчивого состояния в другое , а на вход одного , например n-го , элемента (рис . 12а ) подключен сигнал логического нуля U вх . Перейдем к расчетной эквивалентной схе ме (рис . 12б ): Lш-индуктивность участка шины “земля” между 2 мя расположенными рядом микросхемами , iип-переменная составляющая тока потреблени я , Активным сопротивлением шин “земля” пр енебрегаем . В общем случае ток потребления мик росхемы резко возра стает в моменты ее переключения (рис . 12в ). Идеализируя форму пе ременной составляющей тока потребления (рис . 12г ), легко рассчитать ЭДС самоиндукции eпом , в озникающую в шине “земля” (ШЗ )при изменени и тока потребления : eпом =eпом 1+eпом 2+...+eпом (n-1), где e пом i- ЭДС помехи , возникающей на участке ШЗ , соединяющей i-ю микросхему с (i-1)й микросхемой . Задаваясь допустимым значением импульсной помехи на входе элемента из-за помех по цепи питан ия eпом . доп , нетрудно рассчитать допус тимое значение индуктивности шины питания ШП , следовательно , сформулировать конструктивные тре бования к цепям питания : Lш . доп eпом . доп t/ Iип n(n-1). Уменьшение импульсной помехи в цепях питания достигается либо выбором элементов с малыми бросками токов при переключении , л ибо при заданной системе элементов путем уменьшения индуктивности общей шины питания , что , в свою очередь , может быть дости гнуто : -увеличением числа заземляющих точек , -применением заземленных медных листов , -использованием для подвода питания много слойной печатной платы , -выбором соответствующей конструции ШП (на пример , рис . 12д ), -применением индивидуальных конденсаторов раз вязки . Обеспечение помехозащищенности аппаратурных средств вычислительной техники . 1. Уменьшение помех в аппаратуре , собранн ой на интегральных микросхемах . Для подавления помех , вызванных ударами молнии в силовые линии , переключениями реле , переходными процессами при пуске эл ектродвигателя , электрическими разрядами в аппара туре или вблизи нее , высокочастотными полями и т . д . необходима тщательная проработка цепей питания , заземления , экранировани я , топологии печатных плат с учетом к онкретных характеристик интегральных схем . Необходимо помнить , что ИС ТТЛ-типа , представляющие собой токовые приборы с малым входным сопротивлением , особенно чувствительны к разности потенциалов цепей питания между отд ельными ИС , возникающей из-за пара зитных токов . ИС МДП-типа управляются напряжением и имеют высокое входное и малое выходное сопротивление , поэтому они особенно чувствительны к излучаемым помехам . Вторичная чувствительн ость к паразитным токам возникает в результате помех от соседних проводников , по которым передаются импульсные сигналы . Линейные ИС имеют высокое входное и малое выходное сопротивления . В отличие от цифровых ИС для линейных ИС не ука зываются диапазоны напряжений . Шумовые выбросы могут про сачиваться в усилитель с высоким коэффициентом усиления по шинам питан ия . Для уменьшения восприимчивости аппаратуры на ИМС к электромагнитным помехам на практике необходимо : 1. Максимально применять развязку по цеп и питания , подключая конденсаторы индив ид уальной развязки к отдельным микросхемам или группам микросхем . 2. Выбирать достаточную ширину печатных проводников шин питания . 3. Не путать шину “земля” с “общей шиной” системы (обратный провод источника п итания ). ШЗ не должна использоваться для п ер едачи мощности . Проводники “земля” и “общий” необходимо соединять только в одно й точке ситемы , иначе образуется замкнутый контур , излучающий помехи в схему . 4. Питать цепи , потребляющие большой ток , от отдельного источника . В этом случае переменные соста вляющие тока питания н е проникают в шины , подводящие питание к маломощным логическим схемам . Следует иметь в виду , что проводники , передающие резкие изменения тока , индуктивно связаны с сосе дними проводниками , а последние передают фрон ты напряжений через е мкостные связи соседним участкам схемы . В связи с эт им размещению таких проводников надо уделять особое внимание . 5. Выбирать резисторы утечки с минимальн ым сопротивлением , допускаемым с точки зрения мощности потребления или других условий . Это особенно важно в ИС МДП-типа . 6. В устройствах , построенных на ИС Т ТЛ-типа , неиспользуемые логические входы надо подключить к положительной шине “питание” чер ез резистор 1 КОм . В устройствах на МДП ИС неиспользуемые логические входы подключаются соответственно к положительной или отр ицательной шинам , т . к . в противном случае может возникнуть состояние неопределенности в работе ИС . 7. Применять в линейных устройствах рези сторы и конденсаторы , имеющие допуск на ра зброс параметров до 1%. Исключение могут составл ят ь резисторы утечки и конденсаторы б локирующих цепей , где допускается 20%-ный разбро с параметров . По окончании разработки следует изучить влияние изменения параметров компоне нтов на работу схемы . Если указанные меры не дают желаем ого эффекта , можно примен ить фильтрацию сетевого напряжения и экранирование . Корпуса из металла или с проводящим покрытием , как уже говорилось , в значительной степени ослабляют внешние помехи . Окна , образуемые и ндикаторами , шкалами или измерительными приборами , можно закрыть медн ы ми экранами . Фильтры сетевого напряжения обеспечивают за щиту от помех из силовой сети , но их необходимо согласовать с аппаратурой . Таковы общие рекомендации ;рассматривать же что-либо более определенное не имеет смысла , т . к . для элементов разных типов (КМ ДП , ТТЛ , ЭСЛ . . . )меры по уменьшени ю помех , несмотря на всю схожесть , различн ы . Заключение . Надежность и достоверност ь работы электронных вычислительных машин в существенной степени определяются их помехоз ащищенностью по отношению к внешним и вну трен ним , случайным и регулярным помехам . От правильного решения задачи обеспечения помехоустойчивости элементов и узлов ЭВМ зави сят как сроки ее разработки , изготовления и наладки , так и нормальное ее функциониро вание в процессе эксплуатации . Наиболее успеш на я борьба с помехами возможна лишь в том случае , когда разработка электр ических схем и конструкций элементов и уз лов ЭВМ неразрывно связаны . Аналогичный подход справедлив и для всех прочих устройств . Методов снижения шумов в устройствах и повышения помехо устойчивости устройств на порядок больше , чем самих шумов и в идов помех , т . к . для каждой конкретной схемы существуют свои оптимальные методы уме ньшения помех . Это ужасно с точки зрения перебора и применения методов , кроме того , требует большой практическ ой сноровки ;но все , чего мы можем добиться-лишь в той или иной степени подавить шум или помеху . Литература . 1. П . Хоровиц , У . Хилл . Искусство схемотехники-М :Мир , 1993 г . , т . т . 2, 3. 2. Л . Н . Преснухин , Н . В . Воробьев , А . А . Шишкевич . Ра счет элементов цифровых устройств-М :ВШ , 1991 г.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- А сколько раз в году ты меняешь масло?
- У меня "Волга". Я его не меняю, я его доливаю.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по медицине и здоровью "Шумы", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru