Konstrukce elektronických zařízení 3. přednáška prof.ing. Petr Chlebiš, CSc.
Konstrukce signálových spojů Podle počtu vodičů a způsobu buzení signálové spoje dále dělíme na: - nesymetrická vedení - symetrická vedení
Nesymetrická vedení signálů u 2 = u 1 + u r + u š u š - vzniká elektromagnetickou indukcí z vnějších zdrojů u r - potenciální rozdíl na společném vodiči (má nenulový odpor a indukčnost)
Způsoby potlačení rušení u nesymetrických vedení - stíněné vodiče, - zvětšení úrovně u 1, - zmenšení odporu zemního vodiče, - oddálení signálových vodičů od napájecího rozvodu a jiných vodičů s velkým proudem, - zmenšení sklonu hran signálů (zmenší se tím přeslech kapacitní vazbou), - vybavení přijímače hysterezí (zamezí se náhodnému překlápění logických obvodů), - zkrácení spojů, - kombinace předchozích způsobů.
Symetrická vedení signálů - přijímač zpracovává rozdíl potenciálů mezi signálovými vodiči (bez ohledu na jejich napětí vzhledem k zemi) - je potlačen jak vliv napětí u š, které se indukuje do obou vodičů, tak napětí u r
Vlastnosti signálových spojů Typy vedení - jednodrátové vodiče, - ploché kabely, - kroucené dvouvodiče (twisted pair), - koaxiální kabely, - plošné spoje, - optické spoje Při volbě typu vedení je také třeba porovnávat dobu čela a týlu přenášených impulsů s dobou šíření po vedení.
Vlastnosti signálových spojů Elektricky krátká vedení - Signál vedením projde za dobu kratší, než je trvání jeho hran t hr, - odražený signál dozní rychleji než hrana => nedojde ke zkreslení. - Rychlost šíření signálu vodičem je přibližně 0,22 m/ns. Jeden metr signál urazí za přibližně τ = 4,5 ns. l t max hr / 2τ - Krátké spoje v TTL obvodech mají délku do 30 cm.
Vlastnosti signálových spojů Elektricky dlouhá vedení - Signál prochází vedením déle, než je doba trvání jeho hrany. - Rušivý signál vzniklý při odrazu na nepřizpůsobeném konci vedení doznívá i po skončení hrany signálu. - Vedení je třeba pro zamezení odrazů na koncích přizpůsobovat charakteristickou impedancí. - Velikost impedance lze pro jednotlivé typy vedení vypočítat nebo přibližně určit z tabulek.
Elektrické parametry spojů Osamocený vodič: - veličiny jsou uváděny L [µm], l [m], d [m], - vypočteme podle vzorce
Praktické provedení spojů Osamocený vodič jednodrátové vodiče: -Nejčastěji měděné dráty nebo lanka - průměr 0,3 až 0,5 mm, - izolace měkčený PVC, teflon, silikon - vodič povrchově pocínován pro lepší pájení, - jedná se o nesymetrické vedení, které nemá jednoznačně definovanou charakteristickou impedanci, - hodnota se obvykle pohybuje od 100 do 1000 Ω, - se tlumení odrazů na vedení, je nutno vodič vést blízko země.
Elektrické parametry spojů Osamocený vodič nad kovovou deskou (kostrou): - veličiny jsou uváděny L [µh/m], C [pf/m], Z [Ω] - vypočteme podle vzorců, kde ε je relativní permitivita dielektrika, většinou ε = 2 až 5
kroucený dvojitý vodič: Elektrické parametry spojů - veličiny jsou uváděny L [µh/m], C [pf/m], Z [Ω] ε přibližně ε ef = 0,8ε, µ je relativní permeabilita - vypočteme podle vzorců, kde ε ef je efektivní relativní permitivita dielektrika,
Elektrické parametry spojů koaxiální kabel nebo stíněný vodič: - veličiny jsou uváděny L [µh/m], C [pf/m], Z [Ω] µ
Elektrické parametry spojů Jednostranný plošný spoj: µ - veličiny jsou uváděny L [µh],
Elektrické parametry spojů Oboustranný plošný spoj: - veličiny jsou uváděny L [µh/m], C [pf/m], ε ef = (ε +1)/2
Děkuji za pozornost