מכיוון שהמעגלים הדיגיטליים משתמשים באותות דופק עם קצוות עולים / נופלים קצרים, הם פולטים גלים אלקטרומגנטיים (רעש) לא רצויים, כולל רכיבים בתדר גבוה כלפי חוץ, והם מגיבים ברגישות לגלים אלקטרומגנטיים (רעש) מבחוץ וגורמים לתקלות. בנוסף, ישנן גם בעיות במעגל, כגון עיוות בין-מודולציה בין קווים, ותנודות מתח אספקת החשמל הנגרמות כתוצאה משינויים פתאומיים בזרם בעת הפעלת / כיבוי של מכשירים דיגיטליים. באופן זה, יש לקחת בחשבון את המעגל הקבוע המבוזר המורכב מהשראות חיווט וקיבול טפילי במעגל הדיגיטלי, כדי למנוע מעבר חופשי ותחתית לגרום לכאוס צורת גל ולהשתקפות האות, עיכוב, הנחתה ועיוות בין-מודולציה של הפרעות אלקטרומגנטיות בין קווים. המסננים והמגנים הפותרים את הבעיה הם כולם טכנולוגיות אנלוגיות.
בגלל היישום של טכנולוגיית מעגלים דיגיטליים בשליטה על מכוניות, רכבות ומכשירי רדיו, היא השיגה אמינות גבוהה עם אמינות גבוהה שלא ניתן היה להשיג בטכנולוגיה אנלוגית לפני כן. עם זאת, רעש יכול לגרום לתקלות במערכת ובמעגלים, וזו בעיה אנושה במיוחד עבור מכונות. גם אם במעגל האנלוגי יש רעש, זה רק מפחית באופן זמני את דיוק הנתונים. ברגע שהרעש נעלם, יש לו מאפיינים של פונקציית התאוששות עצמית. לכן שילוב מעגלים דיגיטליים פונקציונליים ומעגלים אנלוגיים עם יכולות התאוששות עצמית / אישור עצמי יהווה פיתרון בטוח למניעת תקלות הנגרמות מרעש במערכות בקרה ניידות ובמעגלים דיגיטליים. יש לשים לב במיוחד לעיצוב המעגל. לאחר תכנון המעגל, על מנת לאמת את העבודה, יש צורך להרכיב את המעגל לצורך ניסוי. אך כתוצאה מכך לעיתים קרובות נראה שהוא אינו פועל כמתוכנן. לדוגמא, המגבר המעוצב הפך למתנד. במעגל האנלוגי, הרעש מהמעגל הדיגיטלי מעורבב, מה שגורם לעיוות צורת הגל של האות האנלוגי, הפעולה אינה יציבה ולא ניתן להשיג את הנתונים בצורה חלקה.
עבור מעגלים בתדרים נמוכים, לא משנה מי מרכיב אותם, כל עוד החיווט אינו מחובר באופן שגוי, אין כמעט הבדל במאפייני ההתקנה, החיווט והמעגל השונים, וניתן להשיג את אותם נתונים. אך התדירות הגבוהה שונה. בשל שיטות ההתקנה השונות, בדרך כלל יתקבלו נתונים עם מאפיינים שונים. במעגלים בתדרים גבוהים ובמעגלים דיגיטליים במהירות גבוהה, אם יש קו אחד, ייווצר רכיב השראות (טפיל), ואם יש שני קווים, יווצר רכיב קיבול טפילי ורכיב השראה הדדי (טפיל). בין השורות, מה שנקרא שלושת הטפילים. שלושת הערכים הטפיליים הנוצרים הם קטנים מאוד, ולכן אין כמעט בעיה בתדרים נמוכים, אך לא ניתן להתעלם מהשפעת רכיבי C ו- L בתחום התדרים הגבוהים.
על מנת לשפר את ביצועי המכונה מערבבים לעיתים קרובות מעגלים שונים כמו מעגלים אנלוגיים בתדרים נמוכים לתדרים גבוהים, מעגלים דיגיטליים במהירות גבוהה, מעגלים מיקרו אנלוגיים ומעגלים בעלי זרם גבוה, מה שיגרום לחוסר יציבות במעגל. והידרדרות מאפייני התדרים. הסיבה העיקרית היא ששלושת הטפילים שהוזכרו לעיל אינם מתחשבים במלואם בתכנון, ולא ניתן לשמור על אמינות ובטיחות. בנוסף, דיאגרמת המעגל משתמשת רק בייצוג דו מימדי של מכשיר המוליכים למחצה והפרמטרים הגושים של R, C ו- L, אך זה אינו מייצג את הביצועים והתפקוד של המעגל בפועל. הפעולה בפועל היא מרחב תלת מימדי, כולל התדר הוא שטח ארבע ממדי. לכן, המעגל המיקרו-זרמי שנוצר על ידי שילוב של עיוות בין-מודולציה, השתקפות, חשמל סטטי ואלקטרומגנטי ישפיע על המאפיינים והתפקודים של המעגל בתדר גבוה. על פי דרישות הזמנים, רבים מה- ICs האחרונים הם מכשירים מהירים שרגישים לרעש בתדרים גבוהים. לכן, בעת השימוש במכשיר, בחרו את הרכיבים המתאימים בהתאם לפונקציית המעגל, ונסו להימנע משימוש ב- IC במהירות גבוהה יותר מהנדרש.
בתרשים המעגל, העכבה של ספק הכוח, חוט האדמה וחוט האות נחשבת בדרך כלל לאפס אוהם. אך למעשה, אין אוהם אפס, וככל שהתדירות גבוהה יותר, כך השפעת ההשראות והקיבול הטפילי גדולים יותר. כתוצאה מכך, שילוב המעגלים וההשפעה של שדות אלקטרומגנטיים חיצוניים גדולים מכדי להתעלם מהם, וכתוצאה מכך חוסר יציבות במעגל והידרדרות במאפייני התדרים. יש לפתור את בעיית השגיאה, הרעש ועיכוב הזמן במעגלים אנלוגיים; בעוד שבמעגלים דיגיטליים נוגד רעש נפתר, והוא אינו מושפע מעיכוב בזמן באמצעות סנכרון, וזה חשוב מאוד לשיפור מאפייני המעגל. עלינו לשים לב להשפעה של רעש דינמי "חשמל סטטי". ישנם מקורות רעש רבים העלולים לגרום לתקלה בציוד חשמלי, כגון מנורות פלורסנט, קולטי אבק, מקלט רדיו, שנאים וממירים סביבנו. כל אלה הם מקורות לרעש שדה אלקטרומגנטי. בנוסף, מקור הרעש הגורם לתקלות הוא פריקה אלקטרוסטטית.
עקב זרם הפריקה האלקטרוסטטי והמתח הגבוה המיידי, ה- IC ייהרס, מה שיגרום לתקלה במערכת או בציוד. על מנת למנוע פריקה אלקטרוסטטית, יש לנקוט באמצעים הדרושים מרכישת רכיבים לתכנון, ייצור ואריזת ציוד. ניתן לנקוט בצעדים הבאים מבחינת העיצוב:
(1) הימנע משימוש במכשירי IC מהירים העולים על הדרישות, שים לב במיוחד למעגל הקלט. במידת האפשר, מעגל הקלט מאמץ מצב דיפרנציאלי. מעגל המסנן צריך להיות מחובר קרוב ל- IC.
(2) הגנת קלט למוליכים למחצה. בחלק הקלט של המחבר, מתווסף מעגל מגביל על מנת לשלוט ברעש שמתחת למוליך המוליכים למחצה. מכיוון שלשער CMOS יש ביצועי רעש אנטי סטטיים חלשים, הוא לא קל לשימוש בחלק הקלט של המחבר. (3) הימנע משימוש ב- ICs עם עיכוב קצה, והשתמש בשיטות גזירה או מעגלים עם תפסים.
(4) על מנת לדכא את קצב המופע של פעולה לא נכונה, יש לבצע הגיון יעיל נמוך בקצה הבקרה ובקצה הפלט.
(5) סנן את קלט האות בעל רגישות גבוהה. סנן את התדר הגבוה מחוץ לרצועת התדרים, וזה מאוד חשוב למגבר התפעולי שלא להזין אותות גדולים מדי. שימו לב גם להשראות העופרת של הקבל המשמש.
(6) אמצעים מסוימים ננקטו גם מבחינת תוכנה. מכיוון שפריקה אלקטרוסטטית היא דופק חולף חד פעמי, ניתן לאתר נתונים שגויים באמצעות מספר אימות. מעגל כלב שמירה (מעגל ניטור) מותקן במיקרו-מחשב למניעת עצירה בשוגג.
(7) יש להרחיק את המעגל והחיווט האלקטרוניים ממארז המתכת שמפנה חשמל סטטי.
(8) יש לחבר היטב את חלקי החיבור המתכתיים והמתכתיים עם הסרת הצבע, ולהבריגם ככל האפשר.
על מנת להפחית את ההשפעה של השדה האלקטרומגנטי הנוצר מזרם הפריקה, יש לנקוט בצעדים הבאים על המעגל המודפס:
(1) צמצם את אזור הטבעת. בשל קישור רוחב של השטף המגנטי בטבעת שנוצרה, יושרה זרם בטבעת. ככל ששטח הטבעת גדול יותר, כך חיבור השטף המגנטי גדול יותר, כך הזרם המושרה גדול יותר. לכן, על מנת למזער את שטח הלולאה שנוצר על ידי חוטי החשמל והאדמה, חוטי החשמל והאדמה צריכים להיות קרובים ככל האפשר לחיווט. התקן קבל מעקפים בתדירות גבוהה בין ספק הכוח לחוט הארקה כדי להפחית את שטח הלולאה. על מנת להקטין את שטח הלולאה שנוצר בין קו האות לקו הקרקע, יש לנתב את האות קרוב לקו הקרקע.
(2) הפוך את החיווט לקצר ביותר. יש לקחת בחשבון את התפלגות אורכי קו האות. בעת תכנון, הארך את קו האותות היעיל והפוך את קו האותות היעיל ביותר לקצר ביותר. החיווט בין המכשירים נעשה הקצר ביותר, והתקנים המחוברים לקווי הכניסה והפלט מותקנים ליד המסופים.
(3) השתמש בלוחות מעגל רב שכבתיים, שנראים במעגלים אנלוגיים ובמעגלים דיגיטליים מהירים. במעגלים דיגיטליים מהירים, ספקטרום התדרים של אות הדופק כולל מגוון רחב מאוד של רכיבים הרמוניים מסדר גבוה. ככל שתדירות ההפעלה בשימוש גבוהה יותר, כך השפעת הקיבול וההשראות הטפיליים גדולה יותר. בהנחה שזרם I בתדר גבוה זורם על תבנית עם אינדוקציה L, ירידת המתח שנוצרת על ידי ההשראה L היא: V = L · di / dt. התבנית היא כמו אנטנה, משדרת את הרעש המוקרן. הפיכת חוט האדמה למשטח יכולה להפחית את העכבה של חוט האדמה ולהפחית את ירידת המתח הנגרמת מזרם הפריקה.
(4) יש לנקוט באמצעים אנטי סטטיים בכבל הממשק: שני קצוות החוט המסוכך של הכבל מחוברים למעטה. הוסף קבלים עוקפים למעגלים קצרים בתדירות גבוהה שבהם עשויים להתרחש לולאות קרקע. אסור לחבר אותו לאדמה הגיונית כשאין קרקע מעטפת. לכבלים שטוחים ניתן להוסיף חוט קרקע בין חוט האות לחוט האות. בעיות שכדאי לשים לב אליהן בעת החלפת ספק הכוח משמשת כספק כוח אנלוגי: מה שנקרא ספק כוח המיתוג הוא סוג של מעגל אספקת חשמל המייצב את מתח המוצא באמצעות אפנון הדופק. מכיוון ששיטה זו צורכת כוח רק בחלק המיתוג, ככל שמהירות המיתוג מהירה יותר כך יעילות אספקת החשמל גבוהה יותר. לכן משתמשים בדרך כלל בהתקני מיתוג מהירים. בשל יעילותו הגבוהה, נעשה שימוש נרחב באספקת חשמל זו ממכונות בעלות הספק גבוה למכונות קטנות וקלות משקל. עם זאת, במיתוג מהיר, קיים חסרון בדליפת רעש מיתוגית. סוג זה של ספק כוח למעגלים אנלוגיים יגרום לבעיות רבות.
כאשר ספק הכוח המיתוג משמש כאספקת החשמל של המעגל האנלוגי, רעש בתדירות גבוהה ייכנס לרצועת התדרים של האות האנלוגי, ויחס האות / רעש של האות האנלוגי יתדרדר. למרות שרעש המיתוג בדרך כלל הוא 50-100mVpp בלבד, שהוא די קטן, בגלל הטווח הדינמי הגדול של האות האנלוגי, רעש כזה גורם לעיתים קרובות לבעיות. במיוחד כאשר משתמשים בציוד כגון ממירי A / D, כאשר רעש מונח על האות בזמן קביעת רמת ההמרה, יופיעו שגיאות המרה והדיוק הצפוי לא יתקבל. על מנת לפתור את הבעיות של שימוש במיתוג ספקי כוח במעגלים אנלוגיים, תוכל לשים לב לשני ההיבטים הבאים בבחירת ספקי כוח מיתוגיים: (1) רמת הרעש של ספק הכוח המיתוג קטנה ככל האפשר; (2) רכיבי רעש מיתוג אינם נכנסים לתדר תדר האות. בשל הרמה הגבוהה של האות האנלוגי, לרעש המיתוג אין כל השפעה על יחס האות לרעש. על מנת למנוע כניסת רעשי מיתוג לרצועת תדרי האות, השיטה הפשוטה ביותר היא לבחור ספק כוח עם תדר מיתוג גבוה יותר מאשר תדר התדרים הגבוה ביותר של האות האנלוגי.
כאשר לא ניתן לבחור בשיטה הנ"ל, יש צורך למצוא דרך להפחית את רעש המיתוג שנוצר על ידי ספק הכוח. שיטות אלה כוללות: (1) הוסף קבלים חיצוניים. (2) רעש מיתוג שנוצר על ידי ספק כוח חיצוני. (3) שימוש משולב בוויסות סדרות. השנאי של ספק הכוח משתמש בשלושה פיתולים, וניתן לבטל רעש בין הפיתולים. סוג זה של ספק כוח הוא ספק כוח יעיל ביותר שניתן להשתמש בו במכשירי תקשורת המספקים חשמל דרך קו תמסורת. החלק המקבל של מכונת התקשורת הוא מעגל אנלוגי המשתמש באותות אינדוקציה נמוכים מאוד. כאשר נעשה שימוש באספקת חשמל מיתוגית נמוכה זו, היא יכולה לפתור בעיות יעילות וגם רעש בו זמנית.
המוצר השני שלנו:
