Наводки по цепям питания и методы их уменьшения

Паразитные наводки в «длинных» линиях связи

Если линии связи между элементами не экранированы, то электромагнитные поля, возникающие при прохождении по ним импульсных высокочастотных сигналов, не локализованы и в той или иной степени взаимодействуют между собой. При этом на линиях-приемниках возникают паразитные сигналы, форма и амплитуда которых зависят от характеристик линии-приемника и линии-индуктора, величины их связи между собой, параметров передаваемых сигналов и степени рассогласования самих линий. Амплитуда и длительность наведенной на линии-приемнике помехи может оказаться такой, что вызовет ложное срабатывание нагруженных на нее элементов. Известно, что только при полном согласовании обеих линий импульс наводимого напряжения имеет минимальные амплитуду и длительность. Рассогласование линии-приемника на одном из ее концов приводит к увеличению амплитуды и длительности наводимой помехи.

Электрическое объединение логических и других элементов ЭВМ осуществляют связями двух видов: сигнальными и цепями питания. По сигнальным связям информация передается в виде импульсов напряжения и тока. Шины питания служат для подведения энергии к элементам от низковольтных источников постоянного напряжения. При использовании одного источника напряжения питания к элементам подводится с помощью двух проводников: прямого и обратного. Часто на элементы необходимо подавать напряжение от нескольких источников с разными номиналами. В этом случае для уменьшения количества шин питания обратные проводники объединяют в одну шину, которую соединяют с корпусом машины и называют шиной «земля».

В статическом состоянии по цепям питания протекают стационарные токи, вызывающие падение напряжения на элементах. Необходимо, чтобы это падение напряжения составляло малую часть от номинала источника напряжения. При работеблоков и устройств ЭВМ, когда происходит выключение одних элементов и включение других, возникает процесс перераспределения токов. Ток потребления по шинам питания изменяется, что приводит к нежелательным падениям напряжения и паразитным наводкам. В масштабах крупного устройства (например, стойки), изменение тока в шине питания вследствие переключения элементов незначительно, так как для этой шины в любой момент времени число включенных элементов можно считать примерно одинаковым. Иное происходит в шинах питания, подводящих энергию к более мелким устройствам (регистрам, счетчикам, блокам формирователей и т. д.). В этом случае переключение элементов приводит к значительному изменению тока потребления от источника напряжения. Так как шины питания имеют паразитную емкостную и индуктивную связь с сигнальными шинами, то в зависимости от значения этой связи и перепада напряжения и тока при переключении элементов на сигнальных связях наводятся сравнительно большие помехи. При определенных условиях эти помехи могут вызвать ложное срабатывание схем. Кроме того, изменение тока в шине питания приводит к возникновению в ней переходного процесса. Последнее обусловлено тем, что шина питания, как и любая сигнальная связь, обладает емкостью, индуктивностью, волновым сопротивлением и различной степенью согласования на концах. Переходный процесс в шине питания приводит к колебанию напряжения, приложенного к элементу, что измняет, с одной стороны, режим его работы, а с другой — параметры выходного сигнала. Для уменьшения наводок, связанных с падением напряжения на шинах питания и «земля» и переходными процессами в них, используют

различные методы. Рассмотрим некоторые из них.