Проверочные расчеты и оценка помехоустойчивости

5.3    Проверочные расчеты и оценка помехоустойчивости.

Расчет сопротивления изоляции параллельных проводников

, где

R_П – поверхностное сопротивление изоляции.

, где

ρ_П = 10¹¹ Ом – удельное поверхностное сопротивление стеклотекстолита.

L_З = 0,25 мм – зазор между параллельными проводниками.

L_max = 90 мм – наибольшая длина параллельных проводников.

R_ОБ – объемное сопротивление изоляции.

для проводников на разных сторонах печатной платы

 для проводников на одной стороне печатной платы.

Ρ_ОБ = 10¹³ Ом * м – удельное объемное сопротивление стеклотекстолита.

Н = 1,5 мм – толщина печатной платы.

T_П = 0,25 мм – ширина сигнального проводника.

S_ПР = l_max * t_П = 90 мм * 0,25 мм = 22,5 мм² – площадь проекции печатных проводников друг на друга.

Т.к. полученное сопротивление изоляции между двумя параллельными соседними проводниками превышает более чем в 1000 раз входное сопротивление ИС, то его влиянием можно пренебречь при выбранном зазоре между проводниками.

Время задержки распространения сигнала

, где

погонная задержка при передаче сигнала в вакууме.

L_Cmax = 0,13 м – максимальная длина сигнального проводника.

Μ = 1 – относительная магнитная проницаемость основания платы.

 , где

ε_0СТ = 6 – диэлектрическая проницаемость основания платы.

Ε_Л = 4 – диэлектрическая проницаемость лака УР-231.

Тип линий связи на плате

, где

l_КР – критическая длина линии связи.

T_ЗД^0,1 = 15 нс – время задержки сигнала при переключении из логического нуля в логическую единицу.

Т.к. полученное значение критической длины линии связи удовлетворяет условию 0,25l_КР ≥ l_Cmax, то все линии связи на плате можно считать короткими.

Допустимое значение паразитной емкости между печатными проводниками

С_ДОП = С_ПОГ* l_max , где

С_ПОГ – погонная емкость между двумя проводниками.

С_ПОГ = К_П*ε, где

К_П ≈ 10 пФ/м – коэффициент пропорциональности, выбирается по графику

ОСТ 4.ГО.10.009

С_ПОГ1 = К_П* ε_ЭФФ = 10пФ/м * 5 = 50 пФ/м – для проводников, расположенных на одной стороне печатной платы.

С_ДОП1 = С_ПОГ1* l_max = 50 пФ/м * 0,15 м ≈ 7,5 пФ

С_ПОГ2 = К_П* ε_0СТ = 10пФ/м * 6 = 60 пФ/м – для проводников, расположенных на разных сторонах печатной платы.

С_ДОП2 = С_ПОГ2* l_max^’ = 60 пФ/м * 0,05 м = 3 пФ

Для К555,К537 серии значение допустимой паразитной емкости между двумя соседними проводниками при ложном срабатывании С_ДОП = 25 пФ, что значительно превышает оба рассчитанных значения.

Максимально допустимая длина параллельных проводников при учете только емкостной паразитной связи между ними

При разводке максимальная длина параллельных проводников на плате не превышает 90 мм, что меньше расчитанной максимально допустимой длины.

Удельное падение импульсного напряжения

, где

L_ПОГ = 1,8 мкГн / м – погонная индуктивность печатного проводника для

 t = 0,25 мм.

∆I = 7,6 мА – перепад выходного тока при переключения логического элемента К555 серии.

минимальная длительность импульса сигнала.

F_П =16 МГц – максимальная частота переключения микросхем.

Максимальная длина одиночного проводника

, где

U_ПОМ = 0,4 В – максимальная допустимая амплитуда помехи.

Реальная длина одиночных проводников на печатной плате существенно меньше полученного значения.

Максимальная индуктивность сигнального проводника

L = L_ПОГ* l_Cmax = 1,8 мкГн/м * 0,13 м = 0,26 мкГн

Максимально допустимая длина параллельных проводников при учете только индуктивной паразитной связи между ними

Для допустимой длины параллельных проводников l_ДОП.M = 150 мм при учете только индуктивной паразитной связи должны выполняться следующие условия:

а) плата без экранирующей плоскости

б) плата с экранирующей плоскостью

t_ЗД.СР. = 0,03 мкс – среднее время задержки распространения сигнала для К555 серии.

U₀ = 0,4 В – напряжение логического нуля для К555 серии.

K_ЗАП = 1 – коэффициент запаса.

А)

б)

Оба условия выполняются с большим запасом.

Проверочные расчеты и расчеты помехоустойчивости проводились в соответствии с ОСТ 4.ГО.010.009.