Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ



Дата26.07.2014
Размер54.1 Kb.
ТипЛекция
Лекция 14

Помехи в сигнальных цепях ЭВМ

План лекции:



  1. Общие положения

  2. Классификация помех

  3. Основы операторного метода расчета электрических цепей

  4. Операторные схемы замещения элементов электрических цепей


Общие положения

Надежность и долговечность работы ЭВМ в значительной мере определяется их помехоустойчивостью по отношению к внешним и внутренним случайным и регулярным помехам. От правильного решения задачи обеспечения помехоустойчивости узлов ЭВМ зависит нормальное ее функционирование в процессе эксплуатации. Особую актуальность борьба с помехами приобретает в сетях ЭВМ. Это возникает по следующим причинам:

– рост задержек сигналов в линиях связи по сравнению с задержками логических элементов, связанный с ограниченностью скорости распространения сигналов в линиях связи и переходными процессами в них;

– уменьшение энергетического уровня информационных сигналов (повышение быстродействия путем повышения частоты, снижения перепада напряжений) и увеличение энергетического уровня внешних помех вследствие повышения энерговооруженности предприятий;

– возрастание взаимовлияния сигналов из-за увеличения плотности размещения элементов, применение ЭВМ в устройствах и системах с заведомо высоким уровнем помех (заводы, бортовые системы);

– усложнение систем (увеличение числа внешних устройств, которые содержат большое количество электромеханических устройств, и длин линий связи).

Связи между устройствами ЭВМ могут осуществляться:

– «в навал», одиночными проводами обычного монтажа;

– одиночными проводами над заземленной плоскостью;

– жгутами;

– печатными проводниками;

– тонкопленочными проводниками;

– витыми парами;

– плоскими кабелями;

– радиочастотными кабелями.

В зависимости от соотношения длительности фронта передаваемого сигнала и времени распространения его по линии связи последние разделяют (для случая анализа) на электрически длинные и электрически короткие линии.

Линия считается электрически короткой, если

,

где t1,0 – время переключения сигнала из 1 в 0;



t0,1 – время переключения сигнала из 0 в 1;

l – длина линии связи;

vp– скорость распространения сигнала в линии связи.

На практике при отсутствии реактивных составляющих сопротивления линии связи принимают



 – диэлектрическая постоянная среды;



– скорость света, 3.00108 м/сек.

Линия связи считается электрически длинной линией, если



или .

ДЛС иногда определяют по соотношению длины линии к длине волны l/λ (если l/λ>0,05 – длинная линия связи). В другом случае, ДЛС считается такая линия, в которой время распространения сигнала в линиях связи намного превышает время нарастания фронта, и переходные процессы в такой линии различны в разных точках.

Граничное значение длины линии связи lkp, при конкретной длительности фронта передаваемого сигнала tфр, когда ее еще можно считать электрически короткой, оценивается из соотношения

,

где – нсек, – м; – 0,06 м/нсек.

Таблица оценочных значений lkp, для различных типов выходных каскадов логических элементов имеет вид:


Схемотехника, технология

, нс

, мм

p МДП

100

6*103

k МДП, И2Л

20

1,2*103

n МДП

15

900

ТТЛ

10

600

ТТЛШ

5

300

ЭСЛ

2

120

Как правило, при подключении периферийных блоков к ЭВМ (принтеров, дисководов, мониторов) связи можно рассматривать как электрически длинные. Доля электрически длинных линий с ростом быстродействия увеличивается. При расчетах ЭДЛ (электрически длинные линии) описываются системами с распределенными параметрами. ЭКЛ (электрически короткие линии) – системами с сосредоточенными параметрами.

Электромагнитная помеха для вычислительного устройства – это внешнее или внутреннее электромагнитное, магнитное или электрическое явление, , приводящее к искажению дискретной информации во время ее передачи, преобразования, хранения, или способное оказать такое влияние.


Классификация помех

Помехи могут быть квалифицированны по разделяющим признакам:

По способу передачи от источника к приёмнику: пространственные и кондуктивные (приходящие через гальванически связанные цепи).

По характеру воздействия на дискретную информацию при ее передаче по линиям связи помехи делятся на:

1) задержки передачи импульсов;

2) искажения фронтов импульсов;

3) искажения формы импульсов;

4) постоянные смещения уровней напряжения питания;

5) искажения уровней передаваемых потенциалов;

6) уменьшение амплитуды передаваемых импульсов;

7) динамические нестабильности напряжения.

Причины, вызывающие задержку передачи импульсов:

– конечная скорость распространения электромагнитных волн в линиях связи;

– искажения фронтов из-за реактивности составляющих входных и выходных цепей;

– отражения в линиях связи, наводки от внешних цепей.

Причины искажения фронтов:

– реактивный характер электрически коротких линий связи;

– отражения в электрически длинных линиях связи;

– взаимные и внешние наводки.

Причины искажения уровней передаваемых потенциалов:

– взаимные и внешние наводки в сигнальных проводниках;

– погрешности источников питания.

Причины ослабления амплитуды:

– затухание сигналов в электрически длинных линиях связи;

– высокое относительное значение сопротивления в электрически коротких линиях связи.

Причины постоянного смещения уровней напряжения питания – конечность омического сопротивления шин «питание» и «земля».

Причина динамической нестабильности напряжения питания – индуктивность шин «питание» и «земля» и колебательный характер переходных процессов в цепях питания при импульсных нагрузках.

По источнику создания помехи делятся на внешние (наводки, создаваемые внешними устройствами) и внутренние (конкретные линии связи в самом устройстве).

По месту возникновения – помехи в сигнальных линиях связи и помехи в цепях питания.

По результатам воздействия на полезный сигнал различают помехи аддитивные и мультипликативные.

По времени появления различают случайные и регулярные помехи.


Основы операторного метода расчета электрических цепей

Пусть функция f(t) – однозначная, ограниченная, равная нулю при t<0 и удовлетворяющая условиям Дирихле. Тогда изображением по Лапласу называется выражение вида



.

Отношение между оригиналом f(t ) и изображением F(p) обозначается



.

Свойства изображений функций:



  1. свойство линейности:

Если , , … , , то



  1. Теорема об изображении производной.

Если

,

то

Доказательство:

(1)

Известно, что



.

Обозначим , ,

тогда , .

Следовательно, выражение (1) принимает вид:



,

что требовалось доказать.



  1. Интеграл

  2. .

4) Если функция – константа, то

.

  1. Если функция равна exp(αt),

то ;

 - комплексное число.



Операторные схемы замещения элементов электрических цепей

1) Сопротивление





,



Схема замещения представлена на рисунке.

2) Индуктивность

Преобразование Лапласа:







3) Емкость






4) Источник ЭДС

Если e(t) – постоянная величина, равная E, то преобразование Лапласа для эквивалентного источника в операторной форме будет иметь вид E/p.





Поиск функции времени – оригинала по изображению осуществляется с помощью теоремы разложения. Для этого операторную функцию разлагают на сумму элементарных дробей, для которых заранее известны оригиналы.

Похожие:

Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconМалых ЭВМ (см эвм)
Инэум был определен головной организацией по см эвм, а Б. Н. Наумов назначен Генеральным конструктором см ЭВМ. Комплексом научно-исследовательских...
Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconЛекция 7 5 Распределенные файловые системы
Самая важная цель обеспечить те же самые возможности доступа к файлам, распределенным по сети эвм, которые обеспечиваются в системах...
Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconЛекция 01 Классификация ввода-вывода
Без них невозможно никакое общение между эвм, и между ЭВМ и человеком. Однако в реализации этих операторов существуют большие различия,...
Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconI. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей типы проводников, применяемых в основных электрических цепях
Основное электрическое оборудование электростанций и подстанций (генераторы, трансформаторы, синхронные компенсаторы) и аппараты...
Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconЛекция 18 Операторный метод решения динамических режимов в электрических цепях
На накладываются определенные ограничения. В первую очередь, должен существовать обратный интеграл
Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconЛекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ
Одним из первых устройств (V iv вв до н э.), облегчавших вычисления, можно считать абак. Это специальная доска с углублениями, вычисления...
Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconАрхитектура ЭВМ и язык ассемблера
Понятие архитектуры ЭВМ. Требования быстродействия, надежности и ограниченной стоимости при построении ЭВМ
Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconАрхитектура ЭВМ и язык ассемблера
Понятие архитектуры ЭВМ. Требования быстродействия, надежности и ограниченной стоимости при построении ЭВМ
Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconВопросы к экзамену по курсу «Архитектура эвм»
История развития вычислительных машин. Поколения ЭВМ. Обзор устройства и основные принципы работы ЭВМ
Лекция 14 Помехи в сигнальных цепях ЭВМ iconОрганизация ЭВМ и систем (2010 г.)
Эвм как совокупность аппаратных и программных средств. Принцип программного управления фон-Неймана. Понятия архитектуры, организации...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org