از آنجا که مدارهای دیجیتال از سیگنال های پالس با لبه های کوتاه / بلند یا سقوط کننده استفاده می کنند ، امواج الکترومغناطیسی ناخواسته (نویز) از جمله اجزای با فرکانس بالا را به بیرون ساطع می کنند ، و آنها با حساسیت نسبت به امواج الکترومغناطیسی (نویز) از خارج پاسخ می دهند و باعث سو mal عملکرد می شوند. علاوه بر این ، در مدار نیز مشکلاتی وجود دارد مانند اعوجاج بین مدولاسیون بین خطوط ، و نوسانات ولتاژ منبع تغذیه ناشی از تغییرات ناگهانی جریان هنگام روشن / خاموش شدن دستگاه های دیجیتال. به این ترتیب ، لازم است مدار ثابت توزیع شده متشکل از اندوکتانس سیم کشی و خازن انگلی در مدار دیجیتال در نظر گرفته شود تا از ایجاد بیش از حد و شلیک کم فشار باعث ایجاد هرج و مرج شکل موج و انعکاس سیگنال ، تأخیر ، میرایی و اعوجاج مدولاسیون تداخل الکترومغناطیسی بین خطوط شود. فیلترها و محافظ هایی که این مشکل را برطرف می کنند همگی فناوری های آنالوگ هستند.
به دلیل استفاده از فناوری مدار دیجیتال در کنترل خودروها ، قطارها و رادیوها ، با قابلیت اطمینان بالا به قابلیت اطمینان بالایی دست یافته است که قبلاً با فناوری آنالوگ نمی توان به آن دست یافت. با این حال ، نویز می تواند باعث اختلال در عملکرد سیستم و مدار شود ، و این یک مشکل مهلک به ویژه برای ماشین آلات است. حتی اگر مدار آنالوگ دارای نویز باشد ، فقط به طور موقت از دقت داده ها می کاهد. هنگامی که سر و صدا ناپدید می شود ، دارای ویژگی های عملکرد خود بازیابی است. بنابراین ، ترکیب مدارهای دیجیتال با عملکرد بالا و مدارهای آنالوگ با قابلیت بازیابی / خود-تأیید ، یک راه حل امن برای جلوگیری از سو mal عملکرد ناشی از نویز در سیستم های کنترل موبایل و مدارهای دیجیتال خواهد بود. باید توجه ویژه ای به طراحی مدار داشت. پس از طراحی مدار ، برای بررسی کار ، لازم است مدار را برای آزمایش جمع کنید. اما در نتیجه ، اغلب به نظر می رسد که آنطور که طراحی شده کار نمی کند. به عنوان مثال ، تقویت کننده طراحی شده به یک اسیلاتور تبدیل شده است. در مدار آنالوگ ، نویز حاصل از مدار دیجیتال مخلوط می شود ، که باعث می شود شکل موج سیگنال آنالوگ مخدوش شود ، عملکرد ناپایدار است و نمی توان داده ها را هموار بدست آورد.
برای مدارهای فرکانس پایین ، مهم نیست که چه کسی آنها را مونتاژ می کند ، تا زمانی که سیم کشی به اشتباه وصل نشده باشد ، تقریباً هیچ تفاوتی در مشخصات مختلف نصب ، سیم کشی و مدار وجود ندارد و می توان داده های مشابه را بدست آورد. اما فرکانس بالا متفاوت است. به دلیل روشهای مختلف نصب ، دادههایی با مشخصات مختلف معمولاً بدست می آیند. در مدارهای فرکانس بالا و مدارهای دیجیتال پرسرعت ، اگر یک خط وجود داشته باشد ، یک جز component القایی (انگلی) تشکیل می شود و اگر دو خط وجود داشته باشد ، یک جز component ظرفیت خزانی و یک جز component القایی متقابل (انگلی) تشکیل می شود. بین خطوط ، اصطلاحاً سه انگلی است. سه مقدار انگلی تشکیل شده بسیار ناچیز است ، بنابراین در فرکانس های پایین تقریباً مشکلی وجود ندارد ، اما نمی توان از تأثیر اجزای C و L در محدوده فرکانس بالا چشم پوشی کرد.
به منظور بهبود عملکرد دستگاه ، مدارهای مختلف مانند مدارهای آنالوگ فرکانس پایین تا فرکانس بالا ، مدارهای دیجیتال پرسرعت ، مدارهای میکرو آنالوگ و مدارهای جریان بالا اغلب با هم مخلوط می شوند ، که باعث بی ثباتی مدار و بدتر شدن مشخصات فرکانس. دلیل اصلی این است که سه انگل فوق الذکر در طراحی کاملاً در نظر گرفته نشده اند و قابلیت اطمینان و ایمنی را نمی توان حفظ کرد. علاوه بر این ، نمودار مدار فقط از نمایش دو بعدی دستگاه نیمه هادی و پارامترهای برآمده R ، C و L استفاده می کند ، اما این عملکرد و عملکرد مدار واقعی را نشان نمی دهد. کنش واقعی فضای سه بعدی است ، از جمله فرکانس فضای چهار بعدی است. بنابراین ، مدار میکرو جریان ایجاد شده توسط ترکیبی از اعوجاج مدولاسیون ، بازتاب ، الکتریسیته ساکن و الکترومغناطیسی بر ویژگی ها و عملکردهای مدار فرکانس بالا تأثیر می گذارد. با توجه به نیازهای زمان ، بسیاری از آی سی های اخیر دستگاه های پرسرعتی هستند که به نویز با فرکانس بالا حساس هستند. بنابراین ، هنگام استفاده از دستگاه ، اجزای مربوطه را با توجه به عملکرد مدار انتخاب کنید و سعی کنید از استفاده از IC های بالاتر از حد لازم اجتناب کنید.
در نمودار مدار ، امپدانس منبع تغذیه ، سیم زمینی و سیم سیگنال معمولاً به عنوان اهم اهم در نظر گرفته می شود. اما در حقیقت ، هیچ اهم صفر وجود ندارد و هرچه فرکانس بالاتر باشد ، تأثیر القایی و خازن انگلی بیشتر می شود. در نتیجه ، ترکیبی از مدارها و تأثیر میدان های الکترومغناطیسی خارجی بسیار بزرگ است که نمی توان آنها را نادیده گرفت ، در نتیجه بی ثباتی مدار و بدتر شدن مشخصات فرکانس می شود. مشکل خطا ، نویز و تاخیر زمانی باید در مدارهای آنالوگ حل شود. در حالی که در مدارهای دیجیتال ، ضد نویز حل می شود ، و تاخیر زمانی از طریق همگام سازی تحت تأثیر قرار نمی گیرد ، که برای بهبود ویژگی های مدار بسیار مهم است. ما باید به تأثیر نویز پویا "الکتریسیته ساکن" توجه کنیم. منابع نویز زیادی وجود دارند که می توانند باعث سو mal عملکرد تجهیزات الکتریکی شوند ، مانند لامپهای فلورسنت ، گردگیرها ، گیرنده های رادیویی ، ترانسفورماتورها و مبدل های اطراف ما. اینها همه منابع نویز میدان الکترومغناطیسی هستند. علاوه بر این ، منبع نویز که باعث سو mal عملکرد می شود ، تخلیه الکترواستاتیک است.
به دلیل جریان تخلیه الکترواستاتیک و ولتاژ زیاد فوری ، IC از بین می رود که باعث سو mal عملکرد و عملکرد سیستم یا تجهیزات می شود. برای جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک ، اقدامات لازم از خرید اجزای سازنده تا طراحی ، تولید و بسته بندی تجهیزات باید انجام شود. اقدامات زیر را می توان از نظر طراحی انجام داد:
(1) از استفاده از IC های پرسرعت که بیش از حد مورد نیاز است خودداری کنید ، خصوصاً توجه به مدار ورودی. در صورت امکان ، مدار ورودی حالت دیفرانسیل را اتخاذ می کند. مدار فیلتر باید نزدیک به IC متصل شود.
(2) حفاظت ورودی برای نیمه هادی ها. در قسمت ورودی اتصال ، یک مدار محدود کننده به منظور کنترل نویز زیر مقاومت ولتاژ نیمه هادی اضافه می شود. از آنجا که گیت CMOS دارای عملکرد نویز ضد استاتیک ضعیفی است ، استفاده از آن در قسمت ورودی کانکتور آسان نیست. (3) از استفاده از IC با تأخیر در لبه خودداری کرده و از روشهای استروبینگ یا مدارهای دارای قفل استفاده کنید.
(4) به منظور سرکوب میزان سو mis استفاده ، باید منطق موثر کم در انتهای کنترل و انتهای خروجی ایجاد شود.
(5) ورودی سیگنال با حساسیت بالا را فیلتر کنید. فرکانس بالا را خارج از باند فرکانس فیلتر کنید ، این امر برای آمپلی فایر عملیاتی بسیار مهم است که سیگنالهای خیلی زیادی وارد نکند. به القا induc سرب خازن مورد استفاده نیز توجه کنید.
(6) برخی اقدامات از نظر نرم افزاری نیز انجام شده است. از آنجایی که تخلیه الکترواستاتیک یک پالس گذرا است که یکبار انجام می شود ، می توان از طریق بررسی های متعدد ، داده های اشتباه را تشخیص داد. یک مدار دیده بان (مدار نظارت) در میکرو کامپیوتر نصب شده است تا از توقف تصادفی جلوگیری کند.
(7) مدار الکترونیکی و سیم کشی باید از مورد فلزی که الکتریسیته ساکن را تخلیه می کند ، دور باشد.
(8) قسمتهای اتصال فلزی و فلزی شاسی باید محکم با رنگ برداشته شده متصل شده و تا حد امکان پیچ شوند.
برای کاهش تأثیر میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط جریان تخلیه ، اقدامات زیر باید در صفحه مدار چاپی انجام شود:
(1) منطقه حلقه را کاهش دهید. به دلیل اتصال متقاطع شار مغناطیسی در حلقه تشکیل شده ، جریان در حلقه القا می شود. هرچه مساحت حلقه بیشتر باشد ، اتصال متقاطع شار مغناطیسی بیشتر است ، جریان القایی بیشتر است. بنابراین ، برای به حداقل رساندن ناحیه حلقه تشکیل شده توسط سیم های برق و زمین ، سیم های برق و زمین باید تا حد ممکن به سیم کشی نزدیک باشند. برای کاهش سطح حلقه ، یک خازن بای پس با فرکانس بالا بین منبع تغذیه و سیم زمین نصب کنید. به منظور کاهش سطح حلقه تشکیل شده بین خط سیگنال و خط زمین ، سیگنال را به خط زمین نزدیک کنید.
(2) سیم کشی را کوتاه ترین زمان انجام دهید. در نظر گرفتن توزیع طول خط سیگنال ضروری است. هنگام طراحی ، خط سیگنال کم اثر را طولانی کرده و خط سیگنال با کارایی بالا را کوتاه ترین خط قرار دهید. سیم کشی بین دستگاه ها کوتاه ترین حالت را دارد و دستگاه های متصل به خطوط ورودی و خروجی نزدیک ترمینال ها نصب می شوند.
(3) از تابلوهای مدار چند لایه استفاده کنید ، که در مدارهای آنالوگ و مدارهای دیجیتال پرسرعت مشاهده می شود. در مدارهای دیجیتالی پرسرعت ، طیف فرکانسی سیگنال پالس طیف بسیار گسترده ای از اجزای هارمونیک مرتبه بالا را دارد. هرچه فرکانس کاری مورد استفاده بیشتر باشد ، تأثیر ظرفیت و القاt انگلی بیشتر خواهد بود. با فرض اینکه یک جریان با فرکانس بالا روی الگویی با القا L L جریان می یابد ، افت ولتاژ تولید شده توسط القا L L برابر است با: V = L · di / dt. این الگو مانند آنتن است و صدای تابشی را از آن خارج می کند. ایجاد سطح سیم سیم می تواند باعث کاهش امپدانس سیم زمین شده و افت ولتاژ ناشی از جریان تخلیه را کاهش دهد.
(4) برای کابل رابط باید اقدامات ضد استاتیکی انجام شود: دو انتهای سیم محافظ کابل به پوشش متصل می شوند. خازن های بای پس را برای اتصال کوتاه با فرکانس بالا که ممکن است حلقه های زمینی وجود داشته باشد ، اضافه کنید. وقتی زمین پوسته ای وجود نداشته باشد نباید به زمین منطقی متصل شود. برای کابلهای تخت می توان یک سیم زمینی را بین سیم سیگنال و سیم سیگنال اضافه کرد. مشکلاتی که باید هنگام تعویض منبع تغذیه به عنوان منبع تغذیه سیگنال آنالوگ مورد توجه قرار گیرد: منبع تغذیه سوئیچینگ به اصطلاح نوعی مدار منبع تغذیه است که ولتاژ خروجی را از طریق مدولاسیون پالس تثبیت می کند. از آنجایی که این روش فقط در قسمت سوئیچینگ برق مصرف می کند ، هرچه سرعت سوئیچینگ بیشتر باشد ، بازده منبع تغذیه بیشتر است. بنابراین ، به طور کلی از دستگاه های سوئیچینگ با سرعت بالا استفاده می شود. این منبع تغذیه به دلیل کارایی بالا ، از ماشینهای پرقدرت گرفته تا ماشینهای کوچک و سبک بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال ، با سوئیچینگ با سرعت بالا ، یک کمبود نشت صدای سوئیچینگ وجود دارد. این نوع منبع تغذیه برای مدارهای آنالوگ مشکلات زیادی ایجاد خواهد کرد.
هنگامی که از منبع تغذیه سوئیچینگ به عنوان منبع تغذیه مدار آنالوگ استفاده می شود ، نویز با فرکانس بالا به باند فرکانس سیگنال آنالوگ وارد می شود و نسبت سیگنال / نویز سیگنال آنالوگ خراب می شود. اگرچه نویز سوئیچینگ به طور کلی فقط 50-100mVpp است که کاملاً کم است ، اما به دلیل دامنه دینامیکی زیاد سیگنال آنالوگ ، چنین نویزی اغلب مشکلاتی را ایجاد می کند. به خصوص هنگامی که در تجهیزاتی مانند مبدل های A / D استفاده می شود ، هنگامی که نویز در هنگام تعیین سطح تبدیل روی سیگنال قرار می گیرد ، خطاهای تبدیل رخ می دهد و دقت مورد انتظار بدست نمی آید. برای حل مشکلات استفاده از منبع تغذیه سوئیچینگ در مدارهای آنالوگ ، می توانید هنگام انتخاب منابع تغذیه سوئیچینگ به دو جنبه زیر توجه کنید: (1) سطح نویز منبع تغذیه سوئیچینگ تا حد ممکن کم است. (2) اجزای نویز سوئیچ به باند فرکانس سیگنال وارد نمی شوند. به دلیل سطح بالای سیگنال آنالوگ ، نویز سوئیچینگ تاثیری در نسبت سیگنال به نویز ندارد. به منظور جلوگیری از ورود نویز سوئیچینگ به باند فرکانس سیگنال ، ساده ترین روش انتخاب منبع تغذیه با فرکانس سوئیچینگ بالاتر از بالاترین باند فرکانس سیگنال آنالوگ است.
وقتی روش فوق قابل انتخاب نیست ، لازم است راهی برای کاهش صدای سوئیچینگ تولید شده توسط منبع تغذیه پیدا کنید. این روشها شامل موارد زیر است: (1) تغییر نویز تولید شده توسط منبع تغذیه خارجی. (2) استفاده ترکیبی از تنظیم کننده های سری. ترانسفورماتور منبع تغذیه از سه سیم پیچ استفاده می کند و می توان صدا بین سیم پیچ ها را از بین برد. این نوع منبع تغذیه یک منبع تغذیه با بازده بالا است که می تواند در دستگاههای ارتباطی که از طریق یک خط انتقال برق تأمین می شوند ، استفاده شود. قسمت دریافت کننده دستگاه ارتباطی یک مدار آنالوگ است که از سیگنالهای القایی بسیار کم استفاده می کند. هنگامی که از این منبع تغذیه سوئیچینگ با سر و صدای کم استفاده می شود ، می تواند همزمان مشکلات کارایی و نویز را حل کند.
محصول دیگر ما:
