Уменьшение шумов и помех путем рационального выбора электронных компонентов в каналах с сосредоточенными параметрами при высокоскоростной обработке данных

Abstract

Рассмотрены методы и правила конструирования радиоэлектронных средств, обеспечивающие снижение шумов и помех при построении дискретно-аналоговых каналов преобразования информации в ближней зоне распространения электромагнитной энергии. Даны рекомендации по выбору компонентов, монтажу кабелей и соединителей, конструированию печатных узлов и фильтрации помех.

При проектуванні більшості радіоелектронних систем основна увага приділяється розробці власне виробів, а питання задоволення вимоги захисту від завад зазвичай відходять на другий план, що й викликало необхіднiсть в появі даної роботи. Статтю присвячено методам і правилам електронного конструювання радіоелектронних засобів, що забезпечують зниження шумів і перешкод. Надано практичні рекомендації щодо вибору компонентів, монтажу кабелів і з'єднувачів, конструювання друкованих вузлів і фільтрації завад. Актуальність цих завдань обумовлена декількома основними причинами, такими як підвищення швидкодії напівпровідникових приладів і електронних схем в цілому, зменшення амплітуд робочих сигналів цифрових пристроїв, зростання впливу міжз’єднань і компонування вузлів на стійкість і швидкодію електронних пристроїв і систем, трудомісткість і великі матеріальні і часові витрати на пошук і усунення причин низької завадостійкості електронних пристроїв. З ростом швидкодії і щільності компонування елементів забезпечення завадостійкості електромагнітної взаємодії між різними пристроями і системами стає найважливішим завданням конструювання радіоелектронних систем в цілому. В процесі конструкторської реалізації будь-якої електронної схеми неминуче вносяться додаткові паразитні параметри резистивного, індуктивного і ємнісного характеру, які можуть в неприпустимих межах погіршити швидкодію і завадостійкість в реальній конструкції, навіть призвести до повної втрати працездатності. Особливо великий вплив конструкція і монтаж мають на роботу надшвидкісних (високочастотних) схем і пристроїв — в таких випадках системна швидкодія, завадостійкість та електромагнітна сумісність стають основними критеріями якості електронної конструкції.

When designing most electronic systems, the main focus is on the development of the devices themselves, while the problem of meeting the requirements for the interference protection usually take second place, which calls for a need in this particular study. The article is devoted to methods and rules for design of radio electronic devices, which reduce noise and interference. The author provides practical guidance in the issues of choosing components, installing cables and connectors, designing print nodes and interference filtering. The urgency of these tasks is caused by several principal reasons, i.e., the increase of the speed of semiconductor devices and electronic circuits in general, reducing the amplitudes of the working signals of digital devices, increasing effect of interconnects and cascade layouts on the stability and speed of electronic devices and systems, the complex, costly and time consuming process of finding and eliminating the causes of low noise immunity of electronic devices. With the speed growth and the layout density of the elements, ensuring the noise immunity of the electromagnetic interaction between different devices and systems becomes the most important task of designing the radio electronic systems in general. When designing any electronic circuit, additional resistive, inductive and capacitive parasitic parameters are inevitably introduced. This can critically affect the performance of the real-life design by lowering its speed and noise immunity, even leading to complete failure. Design and installation have a particularly strong influence on the operation of high-speed (high-frequency) circuits and devices. In such cases, system speed, noise immunity and electromagnetic compatibility become the main criteria for the quality of electronic design.