Dijital devreler kısa yükselen / düşen kenarlı darbe sinyalleri kullandıklarından, dışarıdan yüksek frekanslı bileşenler dahil olmak üzere istenmeyen elektromanyetik dalgalar (gürültü) yayarlar ve dışarıdan gelen elektromanyetik dalgalara (gürültüye) hassas tepki vererek arızalara neden olurlar. Ayrıca devrede, hatlar arası intermodülasyon distorsiyonu ve dijital cihazlar açılıp / kapatıldığında ani akım değişikliklerinin neden olduğu güç kaynağı voltaj dalgalanmaları gibi sorunlar da bulunmaktadır. Bu şekilde, hatlar arasındaki elektromanyetik girişimin dalga şekli kaosuna ve sinyal yansımasına, gecikmeye, zayıflamaya ve intermodülasyon bozulmasına neden olmasını önlemek için dijital devrede kablo endüktansı ve parazitik kapasitanstan oluşan dağıtılmış sabit devreyi dikkate almak gerekir. Bu sorunu çözen filtreler ve kalkanların tümü analog teknolojilerdir.
Otomobil, tren ve radyoların kontrolünde dijital devre teknolojisinin uygulanması nedeniyle daha önce analog teknoloji ile elde edilemeyen yüksek güvenilirlik ile yüksek güvenilirliğe ulaşmıştır. Ancak gürültü, sistem ve devre arızalarına neden olabilir ve özellikle makineler için ölümcül bir sorundur. Analog devrede gürültü olsa bile, verilerin doğruluğunu yalnızca geçici olarak azaltır. Gürültü ortadan kalktığında, kendini kurtarma işlevi özelliklerine sahiptir. Bu nedenle, yüksek işlevli dijital devreleri ve analog devreleri kendi kendine kurtarma / kendi kendine doğrulama yetenekleriyle birleştirmek, mobil kontrol sistemlerinde ve dijital devrelerde gürültüden kaynaklanan arızaları önlemek için güvenli bir çözüm olacaktır. Devre tasarımına özel dikkat gösterilmelidir. Devre tasarımından sonra, işi doğrulamak için, deney için devrenin monte edilmesi gerekir. Ancak sonuç olarak, genellikle tasarlandığı gibi çalışmadığı görülmektedir. Örneğin, tasarlanan amplifikatör bir osilatör haline geldi. Analog devrede, dijital devreden gelen gürültü karıştırılır, bu da analog sinyalin dalga şeklinin bozulmasına, işlemin kararsız olmasına ve verilerin sorunsuz bir şekilde elde edilememesine neden olur.
Düşük frekanslı devreler için, onları kim monte ederse etsin, kablolama yanlış bağlanmadığı sürece, çeşitli kurulum, kablolama ve devre özelliklerinde hemen hemen hiçbir fark yoktur ve aynı veriler elde edilebilir. Ancak yüksek frekans farklıdır. Farklı kurulum yöntemleri nedeniyle, genellikle farklı özelliklere sahip veriler elde edilecektir. Yüksek frekans devrelerinde ve yüksek hızlı dijital devrelerde tek hat varsa endüktans bileşeni (parazitik), iki hat varsa parazitik kapasitans bileşeni ve karşılıklı endüktans bileşeni (parazitik) oluşur. çizgiler arasında, sözde üç asalak. Oluşan üç parazitik değer çok küçüktür, bu nedenle düşük frekanslarda neredeyse hiç sorun değildir, ancak C ve L bileşenlerinin etkisi yüksek frekans aralığında göz ardı edilemez.
Makinenin performansını iyileştirmek için, düşük frekanstan yüksek frekanslı analog devreler, yüksek hızlı dijital devreler, mikro analog devreler ve yüksek akım devreleri gibi çeşitli devreler genellikle birlikte karıştırılır ve bu da devre kararsızlığına neden olur. ve frekans özelliklerinin bozulması. Bunun ana nedeni, yukarıda belirtilen üç parazitin tasarımda tam olarak dikkate alınmaması ve güvenilirlik ve güvenliğin sağlanamamasıdır. Ek olarak, devre şeması yalnızca yarı iletken cihazın iki boyutlu gösterimini ve R, C ve L'nin toplu parametrelerini kullanır, ancak bu gerçek devrenin performansını ve işlevini temsil etmez. Gerçek eylem, frekans dahil olmak üzere üç boyutlu uzaydır, dört boyutlu uzaydır. Bu nedenle, intermodülasyon distorsiyonu, yansıma, statik elektrik ve elektromanyetik kombinasyonunun oluşturduğu mikro akım devresi, yüksek frekanslı devrenin özelliklerini ve işlevlerini etkileyecektir. Zamanın gereksinimlerine göre, son IC'lerin çoğu, yüksek frekanslı gürültüye duyarlı yüksek hızlı cihazlardır. Bu nedenle, cihazı kullanırken, ilgili bileşenleri devre işlevine göre seçin ve gerekenden daha yüksek hızlı IC kullanmaktan kaçınmaya çalışın.
Devre şemasında, güç kaynağının, topraklama kablosunun ve sinyal kablosunun empedansı genellikle sıfır ohm olarak kabul edilir. Fakat gerçekte sıfır ohm yoktur ve frekans ne kadar yüksekse endüktans ve parazitik kapasitansın etkisi o kadar büyük olur. Sonuç olarak, devrelerin kombinasyonu ve harici elektromanyetik alanların etkisi göz ardı edilemeyecek kadar büyüktür, bu da devre kararsızlığına ve frekans özelliklerinin bozulmasına neden olur. Analog devrelerde hata, gürültü ve zaman gecikmesi sorunu çözülmelidir; dijital devrelerde anti-gürültü çözülür ve devre özelliklerini iyileştirmek için çok önemli olan senkronizasyon yoluyla zaman gecikmesinden etkilenmez. Dinamik gürültünün "statik elektrik" etkisine dikkat etmeliyiz. Çevremizde flüoresan lambalar, toz toplayıcılar, radyo alıcı-vericiler, transformatörler ve dönüştürücüler gibi elektrikli ekipmanın arızalanmasına neden olabilecek birçok gürültü kaynağı vardır. Bunların hepsi elektromanyetik alan gürültüsü kaynaklarıdır. Ayrıca arızalara neden olan gürültünün kaynağı elektrostatik deşarjdır.
Elektrostatik deşarj akımı ve anlık yüksek voltaj nedeniyle, IC yok edilecek ve bu da sistemin veya ekipmanın arızalanmasına ve arızalanmasına neden olacaktır. Elektrostatik deşarjı önlemek için bileşenlerin satın alınmasından ekipmanın tasarımı, üretimi ve paketlenmesine kadar gerekli önlemler alınmalıdır. Tasarım açısından aşağıdaki önlemler alınabilir:
(1) Gereksinimleri aşan yüksek hızlı IC'leri kullanmaktan kaçının, özellikle giriş devresine dikkat edin. Mümkün olduğunda, giriş devresi bir diferansiyel mod kullanır. Filtre devresi IC'ye yakın bağlanmalıdır.
(2) Yarı iletkenler için giriş koruması. Konektörün giriş kısmında yarı iletken dayanım gerilimi değerinin altındaki gürültüyü kontrol etmek için bir sınırlayıcı devre eklenir. CMOS geçidi zayıf anti-statik gürültü performansına sahip olduğundan, konektörün giriş kısmında kullanımı kolay değildir. (3) Kenar gecikmeli IC'leri kullanmaktan kaçının ve flaşlama yöntemlerini veya mandallı devreleri kullanın.
(4) Hatalı çalışmanın meydana gelme oranını bastırmak için, kontrol ucunda ve çıktı ucunda düşük etkili mantık yapılmalıdır.
(5) Yüksek hassasiyetli sinyal girişini filtreleyin. İşlemsel yükselticinin çok büyük sinyaller girmemesi için çok önemli olan frekans bandının dışındaki yüksek frekansı filtreleyin. Ayrıca kullanılan kondansatörün kurşun endüktansına da dikkat edin.
(6) Yazılım açısından da bazı önlemler alınmıştır. Elektrostatik deşarj tek seferlik bir geçici darbe olduğundan, birden fazla doğrulama yoluyla yanlış veriler tespit edilebilir. Kazara durmayı önlemek için mikro bilgisayara bir bekçi uygulaması devresi (izleme devresi) kurulur.
(7) Elektronik devre ve kablolar, statik elektriği boşaltan metal kasadan uzak tutulmalıdır.
(8) Şasinin metal ve metal bağlantı parçaları çıkartılan boya ile sıkıca bağlanmalı ve mümkün olduğunca vidalanmalıdır.
Deşarj akımının oluşturduğu elektromanyetik alanın etkisini azaltmak için, baskılı devre kartı üzerinde aşağıdaki önlemler alınmalıdır:
(1) Halka alanını azaltın. Oluşturulan halkadaki manyetik akının çapraz bağlanması nedeniyle, halkada akım indüklenecektir. Halkanın alanı ne kadar büyükse, manyetik akının çapraz bağlanması o kadar fazla, indüklenen akım o kadar büyük olur. Bu nedenle, güç ve toprak kablolarının oluşturduğu döngü alanını en aza indirmek için, güç ve toprak kabloları kablolara mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Döngü alanını azaltmak için güç kaynağı ile topraklama kablosu arasına yüksek frekanslı bir baypas kapasitörü takın. Sinyal hattı ile yer hattı arasında oluşan döngü alanını azaltmak için, sinyali toprak hattına yakın yönlendirin.
(2) Kablolamayı en kısa yapın. Sinyal hattı uzunluklarının dağılımını dikkate almak gerekir. Tasarlarken, düşük etkili sinyal hattını uzatın ve yüksek etkili sinyal hattını en kısa hale getirin. Cihazlar arasındaki kablolama en kısa hale getirilir ve giriş ve çıkış hatlarına bağlanan cihazlar terminallerin yakınına monte edilir.
(3) Analog devrelerde ve yüksek hızlı dijital devrelerde görülen çok katmanlı devre kartları kullanın. Yüksek hızlı dijital devrelerde, darbe sinyalinin frekans spektrumu çok geniş bir yüksek dereceli harmonik bileşen yelpazesine sahiptir. Kullanılan çalışma frekansı ne kadar yüksekse, parazitik kapasitans ve endüktansın etkisi o kadar büyük olur. Yüksek frekanslı bir akımın I bir endüktans L ile bir model üzerinde aktığını varsayarsak, endüktans L tarafından üretilen voltaj düşüşü: V = L · di / dt'dir. Model, yayılan gürültüyü gönderen bir anten gibidir. Topraklama kablosunu bir yüzey yapmak, topraklama kablosunun empedansını ve deşarj akımının neden olduğu voltaj düşüşünü azaltabilir.
(4) Arayüz kablosu için anti-statik önlemler alınmalıdır: kablonun blendajlı telinin iki ucu kasaya bağlanır. Toprak döngülerinin oluşabileceği yüksek frekanslı kısa devreler için baypas kapasitörleri ekleyin. Kabuk zemini olmadığında mantıksal toprağa bağlanmamalıdır. Düz kablolar için, sinyal kablosu ile sinyal kablosu arasına bir topraklama kablosu eklenebilir. Bir analog sinyal güç kaynağı olarak güç kaynağı değiştirilirken dikkat edilmesi gereken sorunlar: Anahtarlamalı güç kaynağı, çıkış voltajını darbe modülasyonu yoluyla stabilize eden bir güç kaynağı devresidir. Bu yöntem yalnızca anahtarlama bölümünde güç tükettiğinden, anahtarlama hızı ne kadar yüksekse, güç kaynağının verimliliği de o kadar yüksek olur. Bu nedenle genellikle yüksek hızlı anahtarlama cihazları kullanılır. Yüksek verimliliği nedeniyle, bu güç kaynağı, yüksek güçlü makinelerden küçük ve hafif makinelere kadar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, yüksek hızlı anahtarlamada, anahtarlama gürültüsü sızıntısı konusunda bir eksiklik vardır. Analog devreler için bu tür bir güç kaynağı birçok soruna neden olacaktır.
Anahtarlama güç kaynağı analog devrenin güç kaynağı olarak kullanıldığında, yüksek frekanslı gürültü analog sinyalin frekans bandına girecek ve analog sinyalin sinyal / gürültü oranı bozulacaktır. Anahtarlama gürültüsü genellikle sadece 50-100mVpp olsa da, bu oldukça küçüktür, analog sinyalin geniş dinamik aralığı nedeniyle, bu tür gürültü genellikle sorunlara neden olur. Özellikle A / D dönüştürücüler gibi ekipmanlarda kullanıldığında, dönüştürme düzeyinin belirlenmesi sırasında sinyale gürültü bindirildiğinde, dönüştürme hataları oluşacak ve beklenen doğruluk elde edilemeyecektir. Analog devrelerde anahtarlamalı güç kaynakları kullanma sorunlarını çözmek için, anahtarlamalı güç kaynaklarını seçerken aşağıdaki iki hususa dikkat edebilirsiniz: (1) Anahtarlamalı güç kaynağının gürültü seviyesi mümkün olduğu kadar küçüktür; (2) Anahtarlama gürültüsü bileşenleri sinyal frekans bandına girmez. Analog sinyalin yüksek seviyesi nedeniyle, anahtarlama gürültüsünün sinyal-gürültü oranı üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Anahtarlama gürültüsünün sinyal frekans bandına girmesini önlemek için en basit yöntem, analog sinyalin en yüksek frekans bandından daha yüksek bir anahtarlama frekansına sahip bir güç kaynağının seçilmesidir.
Yukarıdaki yöntem seçilemediğinde, güç kaynağı tarafından üretilen anahtarlama gürültüsünü azaltmanın bir yolunu bulmak gerekir. Bu yöntemler şunları içerir: (1) Kondansatörleri harici olarak ekleyin. (2) Harici güç kaynağı tarafından üretilen anahtarlama gürültüsü. (3) Seri regülatörlerin birleşik kullanımı. Güç kaynağının transformatörü üç sargı kullanır ve sargılar arasındaki gürültü giderilebilir. Bu tip güç kaynağı, bir iletim hattı üzerinden güç sağlayan iletişim cihazlarında kullanılabilen yüksek verimli bir güç kaynağıdır. İletişim makinesinin alıcı kısmı, çok düşük endüktans sinyalleri kullanan bir analog devredir. Bu düşük gürültülü anahtarlamalı güç kaynağı kullanıldığında, hem verimlilik hem de gürültü sorunlarını aynı anda çözebilir.
Bizim diğer ürün:
