1. Внутренние и внешние помехи в сигнальных линиях связи цифровых устройств.

2. Помехи в цепях питания цифровых устройств.

3. Внутренние и внешние помехи в сигнальных линиях связи аналоговых устройств.

4. Помехи в цепях питания аналоговых устройств.

Помеха для СВТ - внешнее или внут­реннее воздействие, приводящее к искажению дискретной и(или) аналоговой инфор­мации во время ее хранения, преобразования, обработки и пере­дачи.

По месту проявления и характеру причин возникновения помехи можно классифицировать следующим образом, Рис.Х.8.

5. Конструктивные варианты выполнения сигнальных линий связи и цепей питания в ЭВМ.

Связи между элементами, узлами и устройствами в современ­ных СВТ могут осуществляться:

- одиночными проводниками объем­ного монтажа (монтаж «внавал»);

- одиночными проводниками над заземленной плоскостью;

- жгутами объемного монтажа;

- печатны­ми проводниками;

- тонкопленочными проводниками;

- толстопленочными провод­никами;

- бифилярами (витыми парами);

- гибкими шлейфами;

- кабелями радиочастотными (коаксиальными и триаксиальными);

- гибкими печатными кабелями;

- микро полосковыми ли­ниями связи (симметричными и несимметричными);

- одиночными проводниками сравнительно большого сечения (струнный монтаж, навесные шины питания).

6. Однопроводная и двухпроводная линия связи.

1. однопроводная линия с общим питанием ( с использованием объмного проводника или печатного проводника, удаленного от общей шины, «земли»),

2. двухпроводная линия с общим питанием ( с использованием витой пары, плоского кабеля или радиочастотного кабеля )

7. Дифференциальная линия связи с общим питанием.

дифференциальная линия с общим питанием ( с использованием витой пары, микрополосковой линии связи, радиочастотного кабеля).

8. Двухпроводная линия связи при обеспечении гальванической развязки

дифференциальная линия ( витая пара , два печатных проводника) при обеспечении гальванической развязки между передатчиком и приемником с использованием:

- развязывающих конденсаторов,

- развязывающего трансформатора,

- оптронной пары.

9. Мультиплексная линия связи

дифференциальная линия для двунаправленной (мутиплексной) передачи сигналов

10. Несимметричная и симметричная микро полосковые линии связи.

симметричная микрополосковая линия несимметричная микрополосковая линия

11. Понятие и эквивалентная схема электрически короткой линии связи.

12. Понятие и эквивалентная схема электрически длинной линии связи.

В общем случае фрагмент линии связи длиной dx в расчетах мож­но представить эквивалентной схемой, показанной на рис.

Связь между током i(x,t) и напряжением u(x,t) в произвольной точке x в любой момент времени t можно описать следующей системой дифференциальных уравнений (телеграфных уравнений):

где - соответственно удельные емкость, индуктив­ность, сопротивление и проводимость линии связи.

Далее анализируем влияние линии связи на процессы передачи информации для двух случаев.

В первом случае эквивалентная схема линии связи учитыва­ет распределенный характер параметров ( ) вдоль линии, а связь между токами и напряжениями в любой точке линии в про­извольный момент времени выражается системой дифференциаль­ных уравнений в частных производных. Линия связи в этом слу­чае рассматривается как электрически длинная.

В втором случае делает­ся допущение, что линия связи заменяется некото­рым эквивалентным четырехполюсником с сосредоточенными параметрами ( L, С), в котором изменения токов и напряжений во времени не за­висят от длины линии, а зависят только от времени и описывают­ся классическими законами Ома и Кирхгофа. В таком случае линия связи называется электрически короткой.

Граница «раздела» между представлением линии связи как эле­ктрически короткой и электрически длинной зависит от физичес­кой протяженности линии и от параметров сигнала на выходе элемента, возбуждающего линию.

Линия связи считается электрически короткой линией, если ,

Линия связи считается электрически длинной линией, если .

где и - время спада и нарастания передаваемого сигнала соответственно; где l - длина линии связи, - диэлектрическая постоянная среды; =300 000 км/с, скорость света в вакууме.

На практике принимают

Граничное значение длины линии связи, ( ), при конкретной длительности фронта ( ) передаваемого по ней сигнала, когда линию связи можно еще считать электрически короткой, прибли­женно можно оценить из соотношения

где размерность [ ] -м, [ ] - нc.

13. Схема для расчета задержки сигнала в электрически короткой линии связи при учете лишь емкости линии связи. Как рассчитать задержку сигнала в электрически короткой линии связи при учете лишь емкости линии связи?

П ренебрегая активным сопротивлением линии связи и заменяя на этом основании распределенную погонную емкость линии сосредоточенной емкостью линии , схему рис. а мож­но представить в виде, удобном для расчета (рис. б), где - выходное сопротивление передающего элемента; ; в свою очередь, , - соответственно выходная и входная емкости передающего и приемного элемен­тов; - число приемных элементов; - входное эквивалентное сопротивление приемных элементов.

Зависимость напряжения на приемном конце линии связи в опе­раторной форме от параметров выходного сигнала передатчика и эквивалентной расчетной цепи может быть представлена в виде:

Учитывая длительность фронта выходного сигнала передатчи­ка, например принимая, что сигнал нарастает по экспоненте с постоянной времени , т. е. и изображение сигнала передатчика равно

получим изображение входного сигнала в виде

где ; .

Переходя к оригиналу, определим

Очевидно, что задержка, вносимая линией связи, будет равна времени, за которое входное напряжение достигнет порогового уровня приемного логического элемента.

Приравнивая в момент времени пороговому напря­жению логического элемента, одним из численных методов можно вычислить задержку сигнала , вносимую линией связи.

Проанализируем в общем виде форму напряжения на нагрузке, когда . В этом случае

Осциллограммы напряжений на концах линии связи будут иметь вид, показанный на рис. в.

Приравнивая в момент времени пороговому на­пряжению логического элемента , получим

.

На практике логические элементы обычно имеют и . С учетом этих допущений получим оценочную формулу

14. Какими схемотехническими и конструктивными мерами можно уменьшить задержку сигнала в электрически короткой линии связи, обуславливаемую емкостью линии связи?

На практике логические элементы обычно имеют и . С учетом этих допущений получим оценочную формулу

Из приведенного анализа следует, что в случае электрически короткой линии связи с большой погонной емкостью необходимо уменьшить погонную паразитную емкость и иметь малым одно из эквивалентных сопротивлений: или .

На практике обыч­но мало (применение эмиттерных повторителей в схемах ТТЛ-типа, эмиттерных повторителей в схемах ЭСЛ-типа).

15. Эквивалентная схема для расчета задержки сигнала в электрически короткой линии связи при учете лишь индуктивности линии связи. Как рассчитать задержку сигнала в электрически короткой линии связи при учете лишь индуктивности линии связи?

В реальной конструкции такой случай может иметь место, например, при применении объемного монтажа одиночны­ми проводниками (рис. а).

П ренебрегая выходной емкостью передающего элемента и вход­ными емкостями приемных элементов, схему, показанную на рис. а, можно представить в виде, удобном для расчета задерж­ки, вносимой линией связи (рис. б). На рис.б - выходное эквивалентное сопротивление передающего элемента, - входное эквивалентное сопротивление приемных элементов; - индуктивность проводника линии связи. Ориенти­ровочно индуктивность линии связи можно оценить, полагая зна­чение удельной индуктивности проводника на единицу длины рав­ным 8-10 нГн/см.

Зависимость напряжения на приемном конце линии связи в опе­раторной форме от параметров выходного сигнала передатчика и эквивалентной расчетной схемы может быть представлена в виде

Учитывая конечность фронта выходного сигнала передатчика, например, полагая, что выходной сигнал передатчика изменяется экспоненциально, т. е.

Получим

Следовательно,

Приравнивая значение при значению порогового напряжения логического элемента, одним из численных мето­дов можно вычислить задержку сигнала .

Проанализируем в общем виде форму напряжения на прием­нике, когда . В этом случае

Осциллограммы напряжений на концах линий связи будут иметь вид, показанный на рис. в. Очевидно, что задержка, вносимая линией связи, будет равна времени, за которое входное напряжение достигнет порогового уровня приемного логиче­ского элемента. Из этого условия время задержки

Так как на практике логические элементы обычно имеют и =0,5 Uл , то формула для оценки задержки, вноси­мой короткой линией связи с большой погонной индуктивностью, может быть упрощена:

16. Какими схемотехническими и конструктивными мерами можно уменьшить задержку сигнала в электрически короткой линии связи, обуславливаемую индуктивностью линии связи?

К ак следует из последнего соотношения, для уменьшения за­держек сигналов в электрически коротких линиях связи с боль­шой погонной индуктивностью необходимо предусматривать кон­структивные меры по уменьшению паразитной индуктивности ли­нии и использовать логические элементы с большим входным со­противлением.

Анализ соотношений показывает, что с целью уменьшения задержек сигналов, вносимых линиями связи, необ­ходимо использовать логические элементы с малым выходным и большим входным сопротивлениями. Элементы КМДП-типа имеют относительно большое выходное сопротивление к0м, поэтому при конструировании ЭВМ на ИС КМДП-типа необходимо применять варианты линий связи с малым значением удельной собственной емкости, например объемные и печатные проводники, удаленные от заземленной плоскости. Поскольку ло­гические элементы ТТЛ-типа имеют относительно малое входное сопротивление к0м, для связи между последними не­обходимо применять варианты линий связи с малыми собственны­ми индуктивностями, например монтаж объемными и печатными проводниками над заземленной плоскостью, симметричные и не­симметричные микрополосковые линии связи в многослойных пе­чатных платах.