Линии связи. Основные параметры

При большой длине линий связи функции приемника и передатчика выполняют специальные интерфейсные схемы, при малой длине линий связи могут использоваться как интерфейсные схемы, так и буферные каскады микропроцессорных схем.

если время распространения сигнала вдоль линии связи превышает длительность фронта передаваемого сигнала, то переходные процессы в различных точках этой линии различны. То есть, сигнал, возникший в начале линии, успел перезарядить распределенные емкости начальной части линии, а на ее другом конце никаких изменений потенциалов еще не произошло, поскольку скорость распространения электромагнитной волны конечна. Линии связи в общем случае должны рассматриваться как цепи с распределенными индуктивностями, емкостями, сопротивлениями.анализ влияния линии связи на процессы передачи информации проводится для двух случаев. В первом случае делается допущение, что линия связи эквивалентно заменяется четырехполюсником с сосредоточенными параметрами (R, L, С), в котором изменения токов и напряжений во времени не зависят от длины линии, а зависят только от времени и описываются классическими законами Ома и Кирхгофа. В таком случае линия связи называется электрически короткой.Во втором случае эквивалентная схема линии связи учитывает распределенность параметров (Lo, Со, R₀, go) вдоль линии. Граница раздела между представлением линии связи как электрически короткой и электрически длинной зависит от соотношения длительности фронта передаваемого сигнала и времени распространения его по линии связи.

Эквивалентная схема. ЛС считается электрически короткой линией, если t_ф> 2l / v_Р ,где t_ф — время спада и нарастания передаваемого сигнала;1— длина ЛС,v_Р — скорость распростр сигнала в линии связи. На практике принимают t_ф> ( 8 - 10) 1 ,где - диэл пост среды; V₀ = 300000 км/с.

5

Различают несогласованный и согласованный режимы работы ЛС. В свою очередь, согласование ЛС может осуществляться параллельно и последовательно.

Основной причиной искажений и увеличения времени распространения информационных сигналов в ЛС явл отражения от электрических неоднородностей. В случае исп-ния быстродейству-ющих ИС такими неоднородностями могут быть даже контакты микросхем. в несогласованных ЛС возникают многократные отражения сигнала ("звон") - медленно затухающий гармонический процесс, приводящий к увеличению времени переходных процессов.

Несогласованный режим.В нач момент времени из точки Ав линию с волновым сопротивлением Zoпоступает сигнал полной амплитуды и через время t_Лдостигает конца линии в точке В(вход микросхемы приемника). В этой точке происходит отражение сигнала с коэффициентом отражения:К_В=(R_Н – z₀)/( R_Н + Zo).Поскольку входное сопротивление приемника Rn>Zo, то в точке В возникает отраженный сигнал большой амплитуды (U_ВХ), кот через время 2t_Л достигает точки А, где вновь отражается от низкоомного выхода r_ВЫХпередатчика с коэф-том отражения:К_А=(r_ВЫХ – z₀)/( r_ВЫХ + Zo).

Отражение импульса происходит с обратным знаком из-за низкого значенияr_ВЫХ,поэтому через время 3t_Л в точке В на входе приемника полярность сигнала противоположна полярности исходного сигнала. Этот сигнал вместе с отраженным образуют выброс, снижающий запас помехоустойчивости системы. Существует критическая длина линий связиt_Л t_Ф /3, при превышении которой согласование обязательно. Если ЛС достаточно коротки, то в момент 3t_Л сигнал еще не установится, отражения будут накладываться только на часть фронта сигнала. Величина l_КР . несогласованный режим применяется только для коротких соединительных проводников.

Режим параллельного согласования.Длительность переходного процесса в линии можно уменьшить, подключив к линии активные нагрузочные элементы, которые поглощают отраженные паразитные импульсы. Амплитуда передаваемого сигнала в точке Апараллельно согласованной ЛС равна Uc = U_вых[Z₀/(R₀ + Z₀)], где U_вых – логический размах сигнала, выдаваемого микросхемой на линию. Особенностью параллельного согласования является то, что длительность переходного процесса в ЛС не зависит от величины выходного сопротивления микросхемы-передатчика, по всей длине линии искажения передаваемого сигнала Uc отсутствуют.Длительность фронта передаваемого сигнала зависит от входной емкости микросхемы-приемника. Для линейного фронта передаваемого сигнала с длительностью t_Ф длительность отраженного импульса определяется из формулы:t_ОТР = t_Ф + 1,757Z₀С_н.

Для экспоненциального фронта передаваемого сигнала t_ОТР в 1,5-2 раза больше, чем для линейного.

Режим последовательного согласования.Если на выходе передатчика к ЛС последовательно подключить резистор R таким образом, чтобы его сопротивление в сумме с выходным сопротивлением передатчика r_ВЫХ было равно волновому сопротивлению ЛС, то реализуется режим последовательного согласования. В этом случае отраженный от разомкнутого конца линии сигнал помехи будет полностью поглощен.

Время установления сигнала в начале линии (точка А) равно удвоенному времени задержки его распространения вдоль линии. Длительность отраженного импульса помехи для режима последовательного согласования в два раза больше, чем для параллельногоt_ОТР = t_Ф + 3,5Z₀С_н.

Последовательное согласование используется, если ЛС не имеет стабильного волнового сопротивления (соединения типа накрутки, проводника печатных плат без общего заземленного контура и т.д.). R_СОГЛ = Zo - r_ВЫХ. Использование псевдопоследовательного согласования (или самосогласования). Для этого режима характерно использование собственных сопротивлений потерь линий в качестве согласующих сопротивлений. Этот режим исп-ся для организации внутрикристальных протяженных межсоединений, где полное согласование затруднено многообразием связей и большим (до 10⁷) числом эл-тов.

6