Электромагнитная совместимость элементов на плате, При протекании переменного и постоянного токов Опции

[Stefan1]

Добрый день. При разводке платы (модуляция по стоку мощного СВЧ транзистора) возник вопрос: как влияет протекание большого постоянного тока (силовая часть платы) на цифровую часть платы (микросхемы, регулируемые с от микроконтроллера)? Также интересен вопрос о степени влияния скорости переключения (длина фронтов) данного постоянного тока на наводки на цифровую часть. Вопросы больше не по конкретике, а по физике воздействия магнитного поля (постоянного и переменного) на проводники с малыми токами.

Сообщение отредактировал Stefan1 - Aug 10 2018, 18:04

[twix]

Тут все просто, пока ток постоянный, величина его никак не влияет на соседние цепи, цифровые в том числе.
При переключении тока длительность фронта определяет спектр излучения, чем уже фронт, тем шире спектр, а чем выше величина тока, который переключается, тем выше уровень излучения.
Поэтому да, коммутация тока с высокой скоростью существенно влияет на работу цифровых цепей.

[Stefan1]

При переключении тока длительность фронта определяет спектр излучения...

Получается в момент спада или роста импульса тока возникает электромагнитное поле, которое вызывает ЭДС в соседних цепях? А почему частоты спектра растут с ростом скорости переключения?

[twix]

Получается в момент спада или роста импульса тока возникает электромагнитное поле, которое вызывает ЭДС в соседних цепях? А почему частоты спектра растут с ростом скорости переключения?

Да вызывает. Спектр не растет с ростом скорости переключения. Спектр сигнала расширяется если время переключения сигнала из одного состояния в другое уменьшается.
Частота повторов переключения не влияет на ширину спектра.

Если же вы имеете ввиду именно фронт сигнала, то это базовые положения теории обработки сигналов. Наиболее широкий спектр у импульса бесконечно малой ширины, а наиболее узкий спектр у сигнала постоянной амплитудой, то есть у постоянного тока.

Сообщение отредактировал twix - Aug 11 2018, 08:04

[Stefan1]

...Частота повторов переключения не влияет на ширину спектра...

Спасибо за разъяснения. Но все ещё остались вопросы, не могли бы вы пояснить: частоты в спектре образуются исходя из разложения сигнала в ряд Фурье, почему тогда частота повторов импульсов не влияет на спектр сигнала? От чего зависит центральная частота в спектре?

[twix]

Спасибо за разъяснения. Но все ещё остались вопросы, не могли бы вы пояснить: частоты в спектре образуются исходя из разложения сигнала в ряд Фурье, почему тогда частота повторов импульсов не влияет на спектр сигнала? От чего зависит центральная частота в спектре?

Почему не влияет, влияет. Но если скажем верхняя частота помех несколько сот мегагерц, а частота повторов импульсов 1кГц, то какое влияние она может оказать на помехи.
Она безусловно входит в спектр сигнала. Но мы ж говорим о помехах, наведенных на трассы расположенные где то на печатной плате.
Есть такое правило, для частот до 40МГц никаких мер по защите от помех принимать не нужно, так как длина волны сигнала превышает размеры платы в несколько раз.
Вот из этого и исходите. Если длина волны центральной частоты повторяющихся импульсов длиной несколько километров, не все ли равно есть она там или нет.

Центральная частота, точнее основная частота спектра периодического сигнала это так и есть, частота повтора импульсов. Зависит от частоты следования импульсов.
Хотите деталей, давайте подробности.

[Stefan1]

...Центральная частота, точнее основная частота спектра периодического сигнала это так и есть, частота повтора импульсов...

Теперь понятно. Спасибо за разъяснения!

[Slonofil]

пока ток постоянный, величина его никак не влияет на соседние цепи, цифровые в том числе.

Позвольте с Вами не согласиться. При протекании любого тока существует возвратный путь, который пролегает по земляным проводникам/полигонам. Возвратный ток имеет обратное направление и величину, равную протекающему в прямом направлении. По закону Ома, при равном сопротивлении некоторого проводника падение напряжения будет тем больше, чем выше ток. Стало быть, если Вы потеряете бдительность при проектировании смешанной схемы и не разделите силовую и сигнальную земли, в сигнальных цепях у Вас будет "плавать" потенциал земли при протекании большого возвратного тока силовой части. Если Ваша схема не содержит чувствительных аналоговых цепей и не склонна к самовозбуждению, то этим эффектом можно пренебречь.

В любом случае, общей рекомендацией при разработке смешанных устройств является разделение проводников (а лучше полигонов) земли силовой, аналоговой, частотной и цифровой частей. Земли должны сходиться "звездой" в точке подачи питания на плату. Тогда взаимное влияние разных частей будет минимальным.

[twix]

В любом случае, общей рекомендацией при разработке смешанных устройств является разделение проводников (а лучше полигонов) земли силовой, аналоговой, частотной и цифровой частей. Земли должны сходиться "звездой" в точке подачи питания на плату. Тогда взаимное влияние разных частей будет минимальным.

Это устаревшая рекомендация, сейчас предлагается ничего не разделять, использовать единый полигон на все цепи, но учитывать, как Вы верно написали путь возвратного тока, он не должен протекать через цепи не своего домена.

[Hale]

Это устаревшая рекомендация, сейчас предлагается ничего не разделять, использовать единый полигон на все цепи, но учитывать, как Вы верно написали путь возвратного тока, он не должен протекать через цепи не своего домена.

это потому что сейчас радио software-defined. а где по старинке?

[Den64]

это потому что сейчас радио software-defined. а где по старинке?

Не связано с этим. Связано скорей с квалификацией тополога. Не разделяя землю получаем ряд небольших преимуществ. А вот если отдаём разводку специально обученной девушке, то проще разделить и в спецификации одним из пунктов указываем как объединять земли.

[Stefan1]

Не связано с этим. Связано скорей с квалификацией тополога. Не разделяя землю получаем ряд небольших преимуществ.

А что это за преимущества, не могли бы вы сказать?

[Den64]

А что это за преимущества, не могли бы вы сказать?

Компактность, в меньше слоёв можно развести, лучше немного теплоотвод. Но это конечно спорные преимущества. И не всегда такие преимущества работают.

[HardEgor]

А что это за преимущества, не могли бы вы сказать?

Я бы сказал преимущество одно - быстрая разводка, т.е. не требуется большой уровень знаний и не надо сильно заморачиваться с разделением земель и т.д. Главное какой-то результат уже есть, а заработает или нет - это второй вопрос. Его перенесём на следующие итерации. Может быть даже с первого раза заработает нормально.

[_Vova]

Вопросы больше не по конкретике, а по физике воздействия магнитного поля (постоянного и переменного) на проводники с малыми токами.

м.п. воздействует на контур, уменьшайте площадь контуров силового тока и сигнальных цепей, формулы смотрите в учебнике физики

При протекании любого тока

кроме этого учитывайте индуктивность цепи по которой он протекает

а наиболее узкий спектр у сигнала постоянной амплитудой, то есть у постоянного тока.

у сигнала одной частоты тоже узкий спектр

Есть такое правило, для частот до 40МГц никаких мер по защите от помех принимать не нужно, так как длина волны сигнала превышает размеры платы в несколько раз.
Вот из этого и исходите. Если длина волны центральной частоты повторяющихся импульсов длиной несколько километров, не все ли равно есть она там или нет.

откуда такое правило? как тогда работает, к примеру, пояс Роговского на 50Гц? что такое взаимная индуктивность?