Подходы к оценке помех и способы их снижения.
Помехи в сигнальных проводниках
Связи между элементами ЭВМ выполняются различными способами:
1) для сравнительно медленных устройств — в виде печатных или навесных проводников;
2) в устройствах с повышенными скоростями работы — в виде печатных полосковых линий, «витых пар» (бифиляров), в качестве обратного проводника — «земляных пластин», сравнительно большого сечения шины питания.
При группировке элементов по узлам и блокам между ними образуется большое число электрических связей, которые можно разделить на электрически «короткие» и электрически «длинные».
Электрически «короткой» называют линию связи, время распространения сигнала в которой много меньше значения переднего фронта передаваемого по линии импульса.
Сигнал, отраженный от несогласованных нагрузок в этой линии связи, достигает источника раньше, чем успеет существенно измениться входной импульс. Свойства такой линии можно описать сосредоточеннымисопротивлениями, емкостью и индуктивностью.
Электрически «длинная» линия связи характеризуется временем распространения сигнала, много большим фронта импульса.
В этой линии отраженный от конца линии сигнал приходит к ее началу после окончания фронта импульса и искажает его форму. При расчете такие линии следует рассматривать как линии с распределеннымипараметрами.
В ИС, ячейках и модулях связи, как правило, электрически «короткие». В более крупных конструктивных единицах ЭВМ в основном электрически «длинные».
Доля «длинных» связей в машинах с ростом их быстродействия растет как следствие роста быстродействия.
В современных быстродействующих ИС сверхвысокого уровня интеграции многие шины необходимо рассматривать как «длинные» связи.
Помехи в коротких связях.
При анализе процессов передачи сигналов электрически «короткую» линию связи можно представить в виде эквивалентной схемы, содержащей сосредоточенные индуктивностьи емкость (омическим сопротивлением пренебрегают).
Паразитную связь между двумя «короткими» линиями также можно представить как связь через сосредоточенную взаимную емкостьи взаимоиндуктивность.
В зависимости от геометрических размеров сечений линий, их длины, диэлектрических свойств изоляционных материалов тот или иной параметр линии может оказывать большее воздействие на процессы передачи сигнала, чем все остальные. Исходя из предположения преобладания того или иного параметра, рассмотрим влияние каждого из них в отдельности на передачу сигналов.
Индуктивный характер сигнальной связи.
Задержку распространения сигнала в линии связи можно рассматривать как изменение формы сигнала, т.е. как воздействие помехи.
Эквивалентная схема соединения двух элементов Э1 и Э2 для индуктивного характера связи представлена на на рис.28.2, а.
Рис. 28.2. Индуктивный характер «короткой» линии связи
а – эквивалентная схема; б – временная диаграмма
При подаче на вход схемы ступеньки напряжения амплитудой Uвых1 состояние схемы может быть описано дифференциальным уравнением
.
При этом напряжение на входе второго элемента
, где 
.
Так как в микроэлектронных элементах, как правило, выполняется соотношение Rвых << Rвх, то
и 
Элемент Э2 срабатывает, когда напряжение на его входе uвх2 достигает порога срабатывания Vпор, т.е. с некоторой задержкой tз (рис. 3, б). Задержка может быть определена как показано выше.
Если принять uвх = Vпор = Uвых/2, то tз » 0,7t = 0,7 L/Rвх2.
Для уменьшения задержки необходимо уменьшать индуктивность линии и увеличивать входное сопротивление элементов.
В ЭВМ третьего и последующих поколений используют элементы, время переключения (задержка) которых составляет доли и единицы наносекунд. Желательно, чтобы задержка, вносимая линиями связи, составляла малую, в худшем случае соизмеримую, часть от времени переключения элементов.
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 661; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!