6,471 matches
-
Ă. Figura 7.8 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația aleatoare a frecvenței semnalului de tact al unui microcontroler Creșterea gradului de împrăștiere a frecvenței determină reducerea energiei Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 174 electromagnetice radiate de sistemul embedded în anumite benzi de frecvență și poate ușura astfel obținerea certificărilor privind nivelul radiațiilor electromagnetice emise. Figura 7.9 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația liniară a frecvenței;lărgirea spectrului reduce densitatea spectrală de energie Reducerea radiațiilor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
gradului de împrăștiere a frecvenței determină reducerea energiei Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 174 electromagnetice radiate de sistemul embedded în anumite benzi de frecvență și poate ușura astfel obținerea certificărilor privind nivelul radiațiilor electromagnetice emise. Figura 7.9 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația liniară a frecvenței;lărgirea spectrului reduce densitatea spectrală de energie Reducerea radiațiilor electromagnetice emise de un sistem embedded se poate face și prin proiectarea corectă a structurii de interconectare (placa de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
radiate de sistemul embedded în anumite benzi de frecvență și poate ușura astfel obținerea certificărilor privind nivelul radiațiilor electromagnetice emise. Figura 7.9 Mecanismul împrăștierii spectrului prin variația liniară a frecvenței;lărgirea spectrului reduce densitatea spectrală de energie Reducerea radiațiilor electromagnetice emise de un sistem embedded se poate face și prin proiectarea corectă a structurii de interconectare (placa de cablaj imprimată, respectând un set de reguli de rutare. Un unghi drept într-un traseu de cablaj imprimat produce mai multe radiații
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
emise de un sistem embedded se poate face și prin proiectarea corectă a structurii de interconectare (placa de cablaj imprimată, respectând un set de reguli de rutare. Un unghi drept într-un traseu de cablaj imprimat produce mai multe radiații electromagnetice pentru că se modifică impedanța caracteristică a liniei (crește capacitatea în zona discontinuității de tip colȚĂ și apar reflexii ale semnalului. Aspecte teoretice detaliate ale acestui fenomen pot fi studiate în [68]. Se recomandă evitarea schimbărilor de direcție ale traseelor la
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
la 90 de grade și înlocuirea lor cu două colțuri la 45 de grade, conform figurii 7.10. Pentru minimizarea schimbării de impedanță a traseului, cea mai bună soluție ar fi un cot curbat (cazul din dreaptaă. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 175 Figura 7.10 Rutarea corectă a traseelor semnalelor sensibile în scopul evitării modificării impedanței([37]Ă Alte reguli de rutare ar fi separarea traseelor ce vehiculează semnale rapide (de exemplu semnalul
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
diferențiale, iar dacă nu poate fi evitată folosirea lor, trebuie prevăzute pe ambele trasee pentru a compensa diferențele de propagare a semnalelor pe cele două trasee. Distribuția semnalului de ceas la nivelul unei plăci complexe afectează foarte mult nivelul radiațiilor electromagnetice emise iar la frecvențe mari timpii diferiți de propagare pe trasee de lungimi diferite pot cauza funcționarea defectuoasă a circuitelor digitale. În figura 7.11, în primul caz, rutarea neatentă a semnalelor de ceas conduce la reflexii și timpi diferiți
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
semnalul de ceas ajunge la B, semnalul de la A nu mai este disponibil. Cazul c din figură rezolvă problema întârzierii semnalului de tact prin utilizarea unui circuit driver de semnal de tact ce distribuie acest semnal prin Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 176 trasee de lungimi egale tuturor circuitelor digitale. Într-un sistem embedded complex se poate folosi soluția d, care presupune întârziere constantă pentru fiecare cale de propagare a semnalului de ceas. Egalizarea
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
prezintă efectul utilizării greșite a unei găuri de trecere într-o structură de interconectare cu 4 straturi. Semnalul util trece de pe stratul 1 pe 2, dar gaura de trecere parcurge toată placa, trecând prin toate straturile. Apare Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 177 astfel o structură de linie de transmisiune în gol, fără terminație, care va reflecta semnalul. Datorită lungimii trecerii de la stratul 2 la 4, apare și o întârziere, astfel că pe stratul
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
soluții pentru toate celelalte. Traseele fiind și apropiate unele de altele, există riscul ca aceste găuri de trecere să creeze un decupaj mare în planul de masă, după cum se poate observa în figura 7.13 cazul a. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 178 Figura 7.13 Buclă în planul de masă cauzată de plasarea incorectă a găurilor de trecere Aceste decupaje pot contribui la apariția unor bucle de curent în planul de masă, dacă
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
cu semnalul util. În figură, semnalul direct pornește de la componenta din dreapta sus, circulă spre stânga prin traseul de pe stratul TOP, apoi în jos prin gaura de trecere și la stânga prin traseul de pe stratul BOTTOM spre componenta din Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 179 stânga jos. Curentul de întoarcere nu poate merge paralel cu calea prezentată, pentru că planul de masă de pe stratul intermediar inferior nu are legătură cu planul de masă de pe stratul intermediar inferior
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
Buclă de masă în cablajul imprimat multistrat cauzată de o gaură de trecere incorect plasată([37]Ă Într-un sistem embedded, semnalul de frecvența cea mai ridicată și care creează de obicei cele mai mari probleme în ceea ce privește emisiile de radiații electromagnetice este semnalul de ceas, a cărui formă este, în cazul ideal, dreptunghiulară. Din cauza timpilor finiți de creștere și cădere, forma reală a semnalului este trapezoidală, conform figurii 7.15. Figura 7.15 Spectrul semnalului de tact al unui dispozitiv logic
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
din figura 7.15 și este puternic influențat de timpii de creștere și de cădere ai semnalului trapezoidal. Conținutul de armonici este cu atât mai mare cu cât fronturile sunt mai abrupte, deci o posibilă soluție pentru Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 180 reducerea radiațiilor electromagnetice generate de oscilatoarele de tact, adică reducerea amplitudinii armonicelor, este limitarea timpilor de creștere și de cădere ai semnalului de tact. Un circuit electric este întotdeauna o buclă
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
și de cădere ai semnalului trapezoidal. Conținutul de armonici este cu atât mai mare cu cât fronturile sunt mai abrupte, deci o posibilă soluție pentru Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 180 reducerea radiațiilor electromagnetice generate de oscilatoarele de tact, adică reducerea amplitudinii armonicelor, este limitarea timpilor de creștere și de cădere ai semnalului de tact. Un circuit electric este întotdeauna o buclă închisă de curent. De obicei se analizează doar calea de semnal, nu
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
semnalul de întoarcere circulă prin planul de masă de-a lungul decupării, formând o buclă de curent pe această decupare, ca în cazul c. Cu cât mai mare este aria acestei bucle, cu atât mai mari sunt problemele de radiație electromagnetică ce apar. Soluția este de a face o trecere directă în planul de masă prin dreptul traseului, ca în figura d. Această trecere se face pe fața planului de masă cu ajutorul unei componente de tip jumper de rezistență 0Ω. O
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
pentru a evita captarea zgomotului de pe liniile digitale de către intrările analogice sensibile ale convertorului. O problemă tipică este ilustrată în figura 7.17, și anume trecerea unui semnal digital peste un plan de masă analogică sau viceversa. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 181 Figura 7.17 Buclă de masă și diafonie cauzată de rutarea greșită a unui traseu digital peste masa analogică ([37]Ă În acest caz calea de întoarcere a curentului pentru semnalul
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
planelor separate de masă ([37]Ă Cea mai bună soluție este însă utilizarea unui plan comun de masă, dar componentele electronice sunt plasate grupat, în zonă analogică, zonă digitală și zonă de alimentare, conform figurii 7.19. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 182 Figura 7.19 Plasarea corectă a blocurilor funcționare nu necesită plane separate de masă Traseele de legătură dintre componente se rutează doar în zonele respective (analogică, digitală sau de alimentareă fără
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
placa de cablaj imprimat a componentelor unui sistem embedded de semnal mixt (mixed signală. Se adaugă în circuit și elementele de protecție contra perturbațiilor externe, filtre asociate intrărilor, ieșirilor și liniei de alimentare. Electronica analogică sensibilă se Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 183 plasează cât mai departe (în partea opusă a plăciiă de sursele de perturbații (linia de alimentare sau releele ce acționează curenți mariă. Figura 7.21 Partiționare sistem embedded ([54]Ă O
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
că pot fi decuplate prin condensatoare de trecere la masa asigurată de carcasă O altă problemă de zgomot indus specifică sistemelor embedded este cauzată de utilizarea planelor de masă și alimentare și a cablajelor multistrat în cazul Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 184 componentelor SMD cu multe terminale și care necesită condensatoare de decuplare. Structura tipică este prezentată, în vedere de sus și în secțiune, în figura 7.23. Figura 7.23 Plan parțial
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
obicei metalică. O primă posibilitate de interconectare este prezentată în figura 7.24 și presupune utilizarea unui cabinet metalic în care s-au introdus module ecranate interconectate printr-o placă de tip backplane (fund de sertară. Ecranele Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 185 individuale ale modulelor sunt conectate la un conductor ecran comun, la fel și masele modulelor. Conductorul ecran și conductorul masă sunt conectate la carcasă într-un punct, în partea din stânga a
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
intrare O primă corecție a structurii de masă este prezentată în figura 7.25 și vizează conectarea ecranelor individuale ale modulelor la conductorul de masă și decuplarea la carcasa metalică a tuturor semnalelor ce intră în sistem. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 186 Figura 7.26 Ecranarea și structura de masă a unui echipament tip „rack” cu mai multe module și fund de sertar, soluție acceptabilă ([40]Ă Această structură evită problema descrisă la
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
comune între intrări și ieșiri. Structura poate fi optimizată prin folosirea unei structuri de masă tip arbore-stea și conectarea intrărilor, ieșirilor, alimentării și masei tuturor plăcilor pe aceeași latură , cea corespunzătoare backplane ului, conform figurii 7.27. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 187 Figura 7.27 Ecranarea și structura de masă a unui echipament tip „rack” cu mai multe module și fund de sertar, soluție optimă ([40]Ă Cablurile corespunzătoare intrărilor, ieșirilor și alimentării
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
fund de sertar, soluție optimă ([40]Ă Cablurile corespunzătoare intrărilor, ieșirilor și alimentării intră acum în carcasă prin aceeași zonă laterală, foarte aproape de punctul în care masa generală este legată la carcasă. Sistemul asigură cea mai bună protecție la perturbații electromagnetice, dar are un mare defect practic - nu se mai pot folosi modulele din primul caz, structura acestora trebuind să fie reproiectată. O situație mai simplă este cea în care avem un modul tip panou frontal cu afișor, considerăm cazul unui
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
sertar, ca în figura din mijloc. Figura 7.28 Poziționarea conectoarelor de cablu plat la o placă cu panou frontal cu afișor LCD ([40]Ă Problema nu este însă complet rezolvată pentru că acum cablul de conectare a Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 188 afișorului cu cristale lichide este foarte lung și poate radia la rândul lui perturbații electromagnetice. Acest lucru se poate întâmpla mai ales dacă liniile de semnal din cablul panglică nu au
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
Ă Problema nu este însă complet rezolvată pentru că acum cablul de conectare a Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 188 afișorului cu cristale lichide este foarte lung și poate radia la rândul lui perturbații electromagnetice. Acest lucru se poate întâmpla mai ales dacă liniile de semnal din cablul panglică nu au fiecare câte o linie de masă alăturată, ca în figura 7.28, cazul c. Cum modulul LCD are, de obicei, deja un conector cu
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
Anexă Proiectarea și realizarea unui sistem embedded cu microcontroler Construcția și tehnologia sistemelor embedded 208 Pe baza acestei scheme s-a proiectat pe calculator într-un mediu CAD structura de interconectare (placa de cablaj imprimată cu respectarea regulilor de compatibilitate electromagnetică în ceea ce privește decuplările circuitelor integrate și a circuitelor oscilatoare cu cristal de cuarț. Structura de interconectare a fost realizată prin frezare pe echipamentul LPKF Protomat din dotarea UPB CETTI. Plantarea componentelor electronice s-a făcut folosind stații de lipire PACE și
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]