Виды электрических соединений
Линии передач (ЛП).Под электрическими соединениями понимают линии передачи (ЛП) и электрические контакты, служащие для передачи сигналов и электрической энергии между МС, радиодеталями и модулями, образующими РЭА. Электрические соединения бывают внутри- и межмодульными, внутри- и межблочными и т. п., что обусловливает их конструктивное исполнение.
По выполняемым функциям различают сигнальные ЛП, объединяющие входы и выходы элементов и модулей и предназначенные для передачи сигналов, и ЛП электропитания, осуществляющие подвод электрической энергии к элементам. Все ЛП имеют прямой и обратный провод. Обратный провод называют землей, линией нулевого потенциала, общим проводом. Выделяют неэкранированные и экранированные ЛП. Экраны обеспечивают защиту линий от воздействия электрических, магнитных и электромагнитных полей. В зависимости от конструктивных особенностей обратного провода Л1 подразделяют на симметричные, состоящие из двух одинаковых изолированных проводов, несимметричные с одним общим проводом для многих ЛП, и коаксиальные, с обратным проводом по оплетке коаксиального кабеля.
В общем случае, линии передачи должны обладать:
• минимальным активным и индуктивным сопротивлениями;
• однородным по длине линии волновым сопротивлением;
• минимальным полем вокруг линии при протекании по ней тока;
• способностью передачи сигналов в широком диапазоне частот, токов и напряжений;
• минимальной толщиной изоляции с диэлектрической проницаемостью, близкой к 1;
• способностью к объединению в узлы;
• способностью к автоматизации при проведении монтажных работ.
Универсальных ЛП, удовлетворяющих всем требованиям одновременно, не существует. В
реальных конструкциях применяют разнообразные типы ЛП в зависимости от назначения и функциональных особенностей аппаратуры. На выбор типа ЛП влияют форма передаваемых сигналов, их напряжение и частота, ослабление сигнала на единицу длины линии, механическая гибкость, технологические требования и другие факторы.
Радиоэлектронные устройства содержат разнообразные по выполняемым функциям элементы и модули, отличающиеся характером обрабатываемых сигналов, их мощностью, частотой и пр. При передаче электрических сигналов по ЛП происходит искажение формы и спектра сигнале», их затухание. Искажение сигнала определяется степенью рассогласования параметров электронных схем с параметрами ЛП, взаимным влияниемрасположенных по соседству ЛП, задержкой сигналов в ЛП. Выбор конструктивно-технологического варианта исполнения электрических соединений - важная и сложная задача, влияющая на качество проектируемой РЭА.
Все сигнальные линии связи разделяют на электрически длинные и электрически короткие, характер искажения сигналов в которых различен.
Электрически короткие ЛП.При анализе электрических процессов короткую ЛП моделируют эквивалентной схемой, состоящей из емкости и индуктивности ЛП, сосредоточенными в одной точке. Активным сопротивлением линии пренебрегают.
Перекрестные помехи обусловленыэлектрическим, магнитным и электромагнитным
взаимодействием расположенных по соседству ЛП. Микроминиатюризация и увеличение плотности упаковки проводников ставят перед конструктором важную задачу уменьшения помех до уровней, не влияющих на точную и надежную работу аппаратуры. Уровень помех зависит от взаимной индуктивности проводников и межпроводниковой емкости, создавая соответственно индуктивную и емкостную составляющие взаимных помех. Емкостная составляющая возрастает с ростом скорости изменения напряжения на входе ЛП и величин сопротивлений на концах линии, индуктивная помеха - с ростом скорости изменения тока в линии и увеличением числа нагрузок на выходе активной линии.
Снизить значение паразитной емкости между ЛП можно уменьшением длины совместного
параллельного расположения проводов на минимально возможном расстоянии друг от друга, увеличением зазора между ними, укладыванием проводов, передающих различные по уровням сигналы, в отдельные жгуты, приближением ЛП к земле, введением экранированных проводов, использованием коаксиальных кабелей. Например, заземление оплетки коаксиального кабеля позволит целиком избавился от емкостной помехи. Ослабить взаимную индуктивность можно за счет разнесения ЛП возможно дальше друг от друга, уменьшением площадей контуров, образуемых проводами, по которым протекают прямые и обратные токи ЛП, использованием экранированных проводов, свитых пар, коаксиальных кабелей.
Электрически длинные линии передачи.Хотя параметры линии являются распределенными вдоль ее длины, на эквивалентной электрической схеме ЛП их аппроксимируют сосредоточенными на малых фрагментах линии.
Важнейшей характеристикой электрически длинной ЛП является ее волновое сопротивление Z0. Волновое сопротивление - это сопротивление линии электромагнитной волне при отсутствии отражений от концов линии. Оно зависит от первичных электрических параметров кабеля и частоты сигнала.
Отражение сигналов в длинных линиях.При передаче сигналов по длинным линиям важно согласовать сопротивление нагрузки с волновым сопротивлением линии. В несогласованной линии одновременно присутствует прямая (подающая) волна, распространяющаяся от начала линии к ее концу, и отраженная от нагрузки обратная волна, передающаяся от конца линии к ее началу.
Согласование электрически длинных ЛП. Уменьшения или полного исключения отражений в длинных линиях можно добиться их согласованием.
При конструировании цифровой аппаратуры входы триггеров, одновибраторов, регистров не рекомендуется подключать непосредственно к длинным линиям. Отсутствие буферных каскадов из-за значительной - емкостной нагрузки и наличия отражений приведет к неустойчивой работе аппаратуры.
В зависимости от специфики разрабатываемой аппаратуры в качестве длинных линий используют микрополосковые и полосковые печатные проводники, свитую пару, плоский кабель, коаксиальный кабель. При высоком уровне внешних для ЛП электромагнитных помех рекомендуется применение коаксиальных кабелей и свитых пар с формированием разнополярных сигналов на обоих проводах пары.
Для устранения перекрестных помех линии передачи экранируют. Применение ЛП с экранирующей металлической оболочкой является эффективным способом ее зашиты от воздействий электрического и электромагнитного полей. Экраны необходимо заземлять короткими проводами минимального индуктивного сопротивления либо путем непосредственного контакта с корпусом прибора.
3.6. Комплексная микроминиатюзация блоков и узлов конструктивных модулей приборов и аппаратов. Автоматизация конструкторского проектирования приборов и аппаратов
Дата добавления: 2017-01-29; просмотров: 1231;