Розрахунок по змінному струму

 

При передачі по друкованим елементам плати високочастотних імпульсних сигналів із-за наявності індуктивного опору провідників, взаємної індуктивності і ємкості, опори витоку між провідниками сигнали спотворюються, з'являються перехресні перешкоди. Розрахунок по змінному струму дозволяє уточнити максимальну довжину одиночного провідника, максимальну довжину сумісного проходження поряд розташованих провідників, зазори між провідниками.

Допустиму довжину трьох паралельно розташованих сигнальних провідників визначають за формулі:

 

,                 (2.17)

 

де lCД, lМД - допустима довжина паралельно розташованих провідників при дії тільки ємкісного паразитного зв'язку і лише індуктивному паразитному зв'язку відповідно.

Допустима довжина паралельно розташованих сусідніх провідників визначається:                        ,                            (2.18)

де СД – допустима ємкість паразитного зв'язку, визначувана перешкодостійкістю мікросхем. (СД = 40 пФ);

СП – погонна ємкість пФ/см, визначається по формулі:

 , (2.19)

 

де КП – коефіцієнт пропорційності (КП = 0,15);

 – діелектрична проникність середовища.

Для провідників, розташованих на поверхні плати:

 

 ,                                                   (2.20)

 

де Е0 – діелектрична проникність повітря або лаку, якщо плати покриті лаком (Е0 = 1);

Е – діелектрична проникність матеріалу плати (Е = 6).

За формулою (2.20) отримуємо

Визначимо погонну ємність СП:

Отримане значення Сп, підставляємо у формулу і обчислюємо допустиму довжину паралельно розташованих сусідніх провідників при дії тільки ємкісного паразитного зв'язку:

.

Допустима довжина паралельно розташованих сусідніх провідників при дії тільки індуктивного паразитного зв'язку для плати без екрануючої площини визначають по рівнянню:

 

 , (2.20)

 

де UПУ – значення перешкодостійкості мікросхем приведене в ТУ, довідниках (UПУ =0,4 У); UО - напруга логічного 0, приведеного в ТУ, В (UО = 0,3 В);

- перепад струму в ланцюзі живлення при перемиканні ІС ( = 0,01 А);

tЗСР - середній час затримки (tЗСР = 14 нс);

КЗ - коефіцієнт запасу (КЗ =0,8).

Для вирішення можна використовувати чисельні ітераційні методи, наприклад метод Ньютона. Після трьох кроків рішення отримуємо, що .

За раніше наведеною формулою визначимо допустиму довжину трьох паралельно розташованих сигнальних провідників:

.

 

Допустиму довжину шини землі визначимо по формулі:

 

,                             (2.21)

 

де n – число ІС на платі, підключених шині землі (n=5);

- струм перемикання ІС, А;

Lп – погонна індуктивність шини землі (Lп = 13 нГн/см);

TФ – середня тривалість фронту сигналу, яка визначається за формулою

 

,                                         (2.22)

 

тут t1, t2 – тривалість фронту сигналу (t1 = t2 = 20 нс)

Підставивши початкові дані у формулу (2.25) отримаємо:

 

Проаналізував розраховані дані по змінному струму, можна зробити висновок:

üдопустима довжина трьох паралельно розташованих сигнальних провідників не повинна перевищувати 30 см;

üдопустима довжина шини землі не повинна перевищувати 108 см.