Protože digitální obvody používají pulzní signály s krátkými vzestupnými / sestupnými hranami, vyzařují nežádoucí elektromagnetické vlny (hluk), včetně vysokofrekvenčních komponent, ven a citlivě reagují na elektromagnetické vlny (hluk) zvenčí, což způsobuje poruchy. Kromě toho existují také problémy v obvodu, jako je intermodulační zkreslení mezi linkami a kolísání napájecího napětí způsobené náhlými změnami proudu při zapnutí / vypnutí digitálních zařízení. Tímto způsobem je nutné vzít v úvahu distribuovaný konstantní obvod složený z indukčnosti vedení a parazitní kapacity v číslicovém obvodu, aby se zabránilo překmitům a překmitům způsobujícím chaos tvaru vlny a odraz signálu, zpoždění, útlum a intermodulační zkreslení elektromagnetického rušení mezi linkami. Filtry a štíty, které tento problém řeší, jsou všechny analogové technologie.
Díky použití technologie digitálních obvodů při řízení automobilů, vlaků a rádií dosáhla vysoké spolehlivosti s vysokou spolehlivostí, které dříve nebylo možné dosáhnout pomocí analogové technologie. Hluk však může způsobit poruchy systému a obvodů a je závažným problémem zejména pro stroje. I když má analogový obvod šum, pouze dočasně snižuje přesnost dat. Jakmile hluk zmizí, má vlastnosti funkce samočinné obnovy. Kombinace vysoce funkčních digitálních obvodů a analogových obvodů se schopnostmi samočinného zotavení / sebepotvrzení bude proto bezpečným řešením, aby se zabránilo poruchám způsobeným hlukem v mobilních řídicích systémech a digitálních obvodech. Zvláštní pozornost je třeba věnovat konstrukci obvodu. Po návrhu obvodu je za účelem ověření práce nutné sestavit obvod pro experimentování. Ve výsledku se ale často zdá, že nefunguje tak, jak bylo navrženo. Například navržený zesilovač se stal oscilátorem. V analogovém obvodu je šum z digitálního obvodu smíchán, což způsobí zkreslení křivky analogového signálu, nestabilní provoz a data nelze získat hladce.
U nízkofrekvenčních obvodů, bez ohledu na to, kdo je sestavuje, pokud není kabeláž připojena nesprávně, není téměř žádný rozdíl v různých charakteristikách instalace, zapojení a obvodu a lze získat stejná data. Ale vysoká frekvence je jiná. Vzhledem k různým způsobům instalace budou obecně získána data s různými charakteristikami. Ve vysokofrekvenčních obvodech a vysokorychlostních digitálních obvodech, pokud existuje jedna linka, bude vytvořena indukční složka (parazitní) a pokud existují dvě linky, bude vytvořena parazitní kapacitní složka a vzájemná indukční složka (parazitní) mezi řádky, takzvaní tři paraziti. Vytvořené tři parazitní hodnoty jsou velmi malé, takže při nízkých frekvencích to není téměř žádný problém, ale vliv C a L složek nelze ve vysokofrekvenčním rozsahu ignorovat.
Aby se zlepšil výkon stroje, jsou různé obvody, jako jsou nízkofrekvenční až vysokofrekvenční analogové obvody, vysokorychlostní digitální obvody, mikro-analogové obvody a vysokonapěťové obvody, často smíchány, což způsobí nestabilitu obvodu a zhoršení frekvenčních charakteristik. Hlavním důvodem je, že výše zmínění tři paraziti nejsou v návrhu plně zohledněni a spolehlivost a bezpečnost nelze udržet. Schéma zapojení navíc používá pouze dvourozměrné znázornění polovodičového zařízení a soustředěné parametry R, C a L, ale to nepředstavuje výkon a funkci skutečného obvodu. Skutečnou akcí je trojrozměrný prostor, včetně frekvence je čtyřrozměrný prostor. Mikroproudový obvod vytvořený kombinací intermodulačního zkreslení, odrazu, statické elektřiny a elektromagnetického pole proto ovlivní vlastnosti a funkce vysokofrekvenčního obvodu. Podle požadavků doby jsou mnohé z nedávných integrovaných obvodů vysokorychlostní zařízení citlivá na vysokofrekvenční šum. Proto při používání zařízení vyberte odpovídající komponenty podle funkce obvodu a pokuste se vyhnout použití integrovaných obvodů s vyšší rychlostí, než je požadováno.
V schématu zapojení se impedance napájecího zdroje, uzemňovacího vodiče a signálního vodiče obvykle považují za nulové ohmy. Ve skutečnosti však neexistuje nulový ohm a čím vyšší je frekvence, tím větší je vliv indukčnosti a parazitní kapacity. Výsledkem je, že kombinace obvodů a vliv vnějších elektromagnetických polí jsou příliš velké na to, aby byly ignorovány, což má za následek nestabilitu obvodu a zhoršení frekvenčních charakteristik. Problém chyby, šumu a časového zpoždění by měl být vyřešen v analogových obvodech; zatímco v digitálních obvodech je anti-šum vyřešen a není ovlivněn časovým zpožděním synchronizací, což je velmi důležité pro zlepšení charakteristik obvodu. Musíme věnovat pozornost vlivu dynamického šumu „statická elektřina“. Existuje mnoho zdrojů hluku, které mohou způsobit nefunkčnost elektrického zařízení, například zářivky, lapače prachu, rádiové vysílače a přijímače, transformátory a převaděče kolem nás. To jsou všechny zdroje hluku elektromagnetického pole. Zdrojem hluku, který způsobuje poruchy, je navíc elektrostatický výboj.
Kvůli elektrostatickému výbojovému proudu a okamžitému vysokému napětí bude IC zničeno, což způsobí poruchu systému nebo zařízení. Aby se zabránilo elektrostatickému výboji, je třeba přijmout nezbytná opatření od nákupu komponentů až po konstrukci, výrobu a balení zařízení. Z hlediska designu lze přijmout následující opatření:
(1) Nepoužívejte vysokorychlostní integrované obvody, které překračují požadavky, zejména věnujte pozornost vstupnímu obvodu. Pokud je to možné, vstupní obvod přijímá diferenciální režim. Filtrační obvod by měl být připojen blízko IC.
(2) Ochrana vstupu polovodičů. Ve vstupní části konektoru je přidán omezovací obvod, aby bylo možné řídit hluk pod hodnotou výdržného napětí polovodiče. Protože brána CMOS má slabý antistatický šumový výkon, není snadné ji použít ve vstupní části konektoru. (3) Nepoužívejte integrované obvody se zpožděním od okraje a používejte strobovací metody nebo obvody se západkami.
(4) Aby se potlačila míra chybného fungování, měla by být na ovládacím a výstupním konci provedena logika s nízkou účinností.
(5) Filtrujte vstup signálu s vysokou citlivostí. Odfiltrujte vysokou frekvenci mimo frekvenční pásmo, což je velmi důležité, aby operační zesilovač nepřenášel příliš velké signály. Věnujte také pozornost indukčnosti olova použitého kondenzátoru.
(6) Některá opatření byla přijata také ve smyslu softwaru. Vzhledem k tomu, že elektrostatický výboj je jednorázový přechodný puls, mohou být nesprávná data detekována pomocí více verzí. V mikropočítači je nainstalován obvod hlídacího psa (monitorovací obvod), který zabraňuje náhodnému zastavení.
(7) Elektronický obvod a elektroinstalace by se měly udržovat mimo kovové pouzdro, které vybíjí statickou elektřinu.
(8) Kov a kovové spojovací části podvozku by měly být pevně spojeny s odstraněnou barvou a pokud možno zašroubovány.
Aby se snížil vliv elektromagnetického pole generovaného výbojovým proudem, je třeba na desce s plošnými spoji provést následující opatření:
(1) Zmenšete oblast vyzvánění. Kvůli zesíťování magnetického toku ve vytvořeném prstenci bude v kruhu indukován proud. Čím větší je plocha prstence, tím více zesíťování magnetického toku, tím větší je indukovaný proud. Proto, aby se minimalizovala oblast smyčky tvořená silovými a zemními vodiči, by silové a zemnící vodiče měly být co nejblíže vodičům. Nainstalujte vysokofrekvenční obtokový kondenzátor mezi napájecí zdroj a zemnicí vodič, aby se zmenšila oblast smyčky. Aby se zmenšila plocha smyčky vytvořené mezi signálním vedením a pozemním vedením, veďte signál blízko zemního vedení.
(2) Kabeláž zkraťte. Je nutné vzít v úvahu rozložení délek signálních vedení. Při navrhování prodlužte nízkoefektivní signální vedení a zkraťte vysoce účinné signální vedení. Zapojení mezi zařízeními je co nejkratší a zařízení připojená ke vstupnímu a výstupnímu vedení jsou instalována v blízkosti svorek.
(3) Použijte vícevrstvé desky plošných spojů, které lze vidět v analogových obvodech a vysokorychlostních digitálních obvodech. Ve vysokorychlostních digitálních obvodech má frekvenční spektrum pulzního signálu velmi širokou škálu harmonických složek vysokého řádu. Čím vyšší je použitá provozní frekvence, tím větší je vliv parazitní kapacity a indukčnosti. Za předpokladu, že vysokofrekvenční proud I teče po vzoru s indukčností L, pokles napětí generovaný indukčností L je: V = L · di / dt. Vzor je jako anténa, vysílající vyzařovaný šum. Vytvoření uzemňovacího vodiče jako povrchu může snížit impedanci uzemňovacího vodiče a snížit pokles napětí způsobený vybíjecím proudem.
(4) Pro kabel rozhraní je třeba provést antistatická opatření: dva konce stíněného vodiče kabelu jsou připojeny k pouzdru. Přidejte obtokové kondenzátory pro vysokofrekvenční zkraty, kde může dojít k zemním smyčkám. Nemá být připojeno k logickému uzemnění, pokud není uzemněno. U plochých kabelů lze mezi signální vodič a signální vodič přidat zemnicí vodič. Problémy, kterým je třeba věnovat pozornost, když se spínaný napájecí zdroj používá jako napájecí zdroj analogového signálu: Tzv. Spínací napájecí zdroj je forma napájecího obvodu, který stabilizuje výstupní napětí pulzní modulací. Protože tato metoda spotřebovává pouze energii ve spínací části, čím vyšší je rychlost spínání, tím vyšší je účinnost napájecího zdroje. Proto se obecně používají vysokorychlostní spínací zařízení. Díky své vysoké účinnosti je tento napájecí zdroj široce používán od vysoce výkonných strojů po malé a lehké stroje. U vysokorychlostního přepínání však existuje nedostatek úniku šumu při přepínání. Tento druh napájení pro analogové obvody způsobí mnoho problémů.
Pokud je spínaný napájecí zdroj použit jako zdroj analogového obvodu, vysokofrekvenční šum vstoupí do kmitočtového pásma analogového signálu a poměr signál / šum analogového signálu se zhorší. Přestože je spínací šum obecně pouze 50–100 mVpp, což je poměrně málo, kvůli velkému dynamickému rozsahu analogového signálu takový šum často způsobuje problémy. Zejména při použití v zařízeních, jako jsou A / D převodníky, dojde-li k překrytí šumu v čase určování úrovně převodu, dojde k chybám převodu a nebude dosaženo očekávané přesnosti. Aby bylo možné vyřešit problémy s použitím spínacích zdrojů v analogových obvodech, můžete při výběru spínacích zdrojů věnovat pozornost následujícím dvěma aspektům: (1) Úroveň hluku spínacího zdroje je co možná nejnižší; (2) Komponenty šumu přepínání nevstupují do frekvenčního pásma signálu. Vzhledem k vysoké úrovni analogového signálu nemá spínací šum žádný vliv na poměr signálu k šumu. Aby se zabránilo vstupu spínacího šumu do kmitočtového pásma signálu, nejjednodušší metodou je výběr napájecího zdroje s vyšším spínacím kmitočtem, než je nejvyšší kmitočtové pásmo analogového signálu.
Pokud výše uvedený způsob nelze vybrat, je nutné najít způsob, jak snížit spínací šum generovaný napájecím zdrojem. Mezi tyto metody patří: (1) Externě přidejte kondenzátory. (2) Spínací šum generovaný externím napájením. (3) Kombinované použití regulátorů série. Transformátor napájecího zdroje využívá tři vinutí a mezi vinutími lze eliminovat šum. Tento typ napájecího zdroje je vysoce účinný napájecí zdroj, který lze použít v komunikačních zařízeních, která dodávají energii přenosovým vedením. Přijímací část komunikačního stroje je analogový obvod, který používá signály s velmi nízkou indukčností. Při použití tohoto nízkošumového spínacího napájecího zdroje může současně vyřešit jak problémy s účinností, tak s hlukem.
Náš další produkt:
