Основные принципы конструирования микропроцессорных систем управления - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника реферат
Главная
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Основные принципы конструирования микропроцессорных систем управления
Последовательность этапов разработки микропроцессорных систем управления и стадий выпуска конструкторской документации. Анализ алгоритмов, определяющих логическую структуру микропроцессорной системы управления, последовательность выполнения операций.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Источников помех, способных вызвать сбой или отказ устройства, существует бесчисленное множество.
Однако наиболее часто встречаются следующие помехи:
· наносекундные помехи, которые, как правило, бывают вызваны срабатыванием механических контактов выключателей и реле. В зарубежной литературе этот вид помех называется EFT - Electric Fast Transients;
· микросекундные помехи, связанные с работой реактивных элементов в цепях мощных нагрузок (зарядка конденсаторов, а также отдача энергии, накопленной в обмотках моторов, соленоидов и пр.). В зарубежной литературе этот вид помех называется surge;
· помехи от электростатических разрядов; в основном это помехи, возникающие при касании «наэлектризованным» человеком различных электрических цепей. В зарубежной литературе этот вид помех называется ESD - Electrostatic Discharge;
· помехи, вызванные работой близко расположенных радиопередатчиков;
· помехи от мощных природных или искусственных источников энергии, прежде всего от грозовых разрядов.
Существуют российские и международные стандарты, оговаривающие требования к электромагнитной совместимости (ЭМС). Стандарты аккумулируют многолетний инженерный опыт. Однако сами по себе стандарты являются тяжело усваиваемым материалом, малопригодным для непосредственного руководства при проектировании или анализе поведения устройств. Стандарты разработаны таким образом, чтобы при испытании устройств достаточно аккуратно имитировать реальные помехи.
Целесообразно все помехи разделить на три абстрактных типа:
Практически все реальные помехи могут быть представлены как комбинации этих трех абстрактных. Например, EFT помехи - это пачки наносекундных помех НП, а ESD - это комбинация одиночной НП и одиночной МП. Поэтому если устройство устойчиво ко всем трем абстрактным типам помех, то с высокой степенью вероятности оно будет устойчиво и к реальным помехам, независимо от их происхождения.
Вопрос устойчивости к МП в большой степени является вопросом обеспечения надежности, пожаро- и электробезопасности. Устойчивость к МП и РП в данной статье не рассматривается.
Этот тип помех является причиной большинства сбоев. При всем своем разнообразии наносекундные помехи обладают некоторыми общими свойствами:
· одиночная НП - это почти дельта-функция, у нее чрезвычайно широкий спектр (до единиц гигагерц);
· НП имеет ничтожную энергию, в отличие от МП она, как правило, не «выжигает» радиоэлектронные устройства, а вызывает обратимый сбой;
· сбиваться могут только устройства, обладающие памятью, такие как микропроцессоры, счетчики и пр. Для чисто комбинационных цифровых узлов понятие «сбой» теряет смысл, так как они автоматически возвращаются в нужное состояние по окончании НП. Заметим, что аналоговые цепи тоже могут обладать «памятью» в виде емкостей или индуктивностей.
Чтобы лучше представить себе этот тип помех, полезно обратиться к стандарту МЭК 61000-4-4 (ГОСТ Р 51317.4.4-99). В нем сказано, что EFT помехи должны имитироваться пачками треугольных импульсов. Длительность переднего фронта у каждого импульса - 5 нс, длительность импульса - 50 нс на уровне 50%. Внутреннее сопротивление генератора импульсов составляет 50 Ом, генератор должен быть заземлен.
Амплитуда НП-импульсов зависит от того, к какому классу по помехоустойчивости должно относиться испытуемое устройство, а также от того, куда подаются импульсы при испытании (табл. 1). Возможны испытания и более жесткие, чем указаны в таблице, если это требуется по условиям эксплуатации прибора. Однако в подавляющем большинстве случаев перечисленных в таблице степеней жесткости достаточно. Самые легкие испытания применяются к бытовой технике, самые жесткие - к промышленным и бортовым устройствам.
В линии питания и заземления тестовые НП импульсы инжектируются непосредственно, без развязки. С учетом достаточно низкого сопротивления генератора сигналов, величины импульсных токов, протекающих в цепи общего провода, могут достигать огромных величин. Импульсные токи НП, протекающие по общему проводу устройства, создают заметное падение напряжения между различными точками этого провода, что может вызвать сбой.
В сигнальные цепи тестовые НП импульсы инжектируются через «емкостные клещи», куда по очереди закладываются все провода, приходящие к устройству. Емкость связи невелика - единицы пикофарад, но для НП импульсов даже сравнительно малые емкости не являются серьезным препятствием, настолько широк их спектр. НП, приходящая в устройство по сигнальным цепям, рано или поздно попадает на общий провод («землю») устройства и далее проходит теми же путями, что и НП, инжектированная в цепь общего провода. Поскольку согласно стандарту, амплитуда сигнальной НП вдвое меньше, чем земляной, попавшая в общий провод сигнальная НП в дальнейшем уже не может вызвать эффекта худшего, чем земляная НП. Однако до того, как сигнальная НП попадет на общий провод, она может вызвать сбой непосредственно в цепях, связанных с данным сигналом.
Стандарт оговаривает, что испытуемое устройство должно находиться на изолирующей подставке на расстоянии 100 мм от сплошной заземленной поверхности. Это немаловажное требование, так как между устройством и этой поверхностью образуется емкостная связь, иногда одного этого достаточно для сбоя.
На рис. 1 условно показано некое устройство, состоящее из узлов 1-4. Узлы 1 и 2 не подключены к внешним цепям, но они могут сбиваться из-за падения напряжения на внутреннем общем проводе, вызванном прохождением тока помехи IGND (на рис. 1 показана помеха, инжектируемая в линию заземления). Узлы 3 и 4 подключены к внешним устройствам, поэтому помимо упомянутых сбоев они дополнительно подвержены сбоям из-за токов помех I1 и I2, проходящих через их терминалы.
Рис. 1. Помеха, инжектируемая в линию заземления
Два типа проверок, оговоренных стандартом (со стороны заземления и со стороны сигналов), взаимодополняют друг друга.
На рис. 1 можно выделить три составляющих помехоустойчивости устройства к НП, рассматриваемые далее более подробно:
· внутренний общий провод («земля») устройства;
Внутренний общий провод устройства. В момент прохождения НП по внутреннему общему проводу создается заметная разность напряжений между различными его точками («перекосы»). Например, если узлы 1 и 2 (рис. 1) являются цифровыми, собранными на микросхемах ТТЛШ, то разность напряжений примерно в 1 В между точками «а» и «б» способна вызвать сбой.
Основную роль в создании падения напряжения играет не резистивная, а индуктивная составляющая цепи общего провода. За счет огромной крутизны фронтов НП даже мизерных индуктивностей общего провода или даже слоев в печатных платах бывает достаточно для сбоя.
Рассмотрим эквивалентную схему на рис. 2.
Источник помехи - генератор треугольных импульсов UGEN. Фронт нарастания помехи - 5 нс, длительность по уровню 50% равна 50 нс (рис. 3), сопротивление источника помехи RGEN равно 50 Ом, как оговорено стандартом. Амплитуда импульса помехи - 1 кВ, что соответствует сравнительно «мягким» испытаниям согласно табл. 1.
Конденсатор CCPL представляет собой емкость связи, LW - индуктивность проводов, подключенных к устройству. Для схемы на рис. 1 емкость связи CCPL состоит из параллельно включенных CX1, CX2.
Индуктивность LW представляет суммарную индуктивность всех проводников на пути помехи, за исключением индуктивности общего провода на рассматриваемом участке, которая обозначена как LGND. Предположим, что индуктивность общего провода LGND равна 10 нГн, а индуктивность остальных цепей - 100 нГн. Для ориентировки отметим, что печатный проводник шириной 5 мм и длиной 10 мм имеет индуктивность более 10 нГн, проводник шириной 0,35 мм и длиной 10 мм - примерно 17 нГн. Квадратная площадка размерами 25x25 мм имеет индуктивность более 20 нГн.
На рис. 4 показана форма падения напряжения на LGND для следующих случаев:
При прохождении помехи на индуктивности внутреннего общего провода устройства создается падение напряжения, достаточное для сбоя. Увидеть такую помеху при помощи запоминающего осциллографа весьма затруднительно по ряду причин, в том числе по причине ограниченной скорости большинства современных запоминающих осциллографов.
Из этого следует, что даже сплошной слой общего провода не спасет устройство на рис. 1 от сбоев, и в нем «перекосы» при прохождении НП могут достигать десятков вольт.
Устойчивость устройства к воздействию НП не может быть достигнута только за счет утолщения проводников общего провода, заливки свободных мест печатной платы проводником общего провода или использования многослойных плат. За счет одних только «толстых» общих проводников можно получить выигрыш в помехоустойчивости примерно в 1,5:3 раза, что на фоне сигналов помех, показанных на рис. 4, совершенно недостаточно.
Развязка внешних сигналов при помощи оптронов тоже считается хорошим средством повышения помехоустойчивости, но на самом деле не является надежной защитой от НП. Типичная емкость оптрона - 0,5 пФ, при подстановке этого значения в качестве CCPL падение напряжения на индуктивности LGND в схеме на рис. 2 уменьшается до 4 В, что все равно достаточно для сбоя. Если устройство имеет несколько линий ввода / вывода, развязанных оптронами, то емкость CCPL будет соответственно больше.
Радикального уменьшения напряжения помех на внутреннем общем проводе устройства можно достичь, если правильно скомпоновать устройство и выбрать оптимальную точку заземления. Например, вполне очевидно, что по внутреннему общему проводу устройства на рис. 5 токи помех на участке «а» - «в» вообще не текут, соответственно, не возникает причин для сбоя узлов 1 и 2.
В устройстве на рис. 5 внутренний общий провод устройства разделен на две части: «чистую» («а» - «в») и «грязную» («в» - «г»). По «чистой» части токи помех не протекают, к ней можно присоединять все узлы, потенциально чувствительные к помехам (узлы 1 и 2). Токи помех текут только по «грязной» части, с которой можно связывать только узлы, нечувствительные к помехам (узлы 3 и 4).
Реальная картина вряд ли будет такой простой, как на рис. 5. Паразитную емкость Сх очень редко удается сосредоточить только в «грязной» части, частично она существует и в «чистой» левой. За счет этой емкости полностью избавиться от токов помех в «чистой» части общего провода не удается.
Аппаратные принципы построения устройств микропроцессорной техники и приобретение практических навыков по разработке микропроцессорных систем. Техническая характеристика микропроцессора ATmega и анализ микросхемы памяти. Схема микропроцессорной системы. курсовая работа [1,6 M], добавлен 19.11.2011
Основные причины применения микропроцессорных централизаций на станциях. Преимущества применение микропроцессорной и компьютерной техники, показатели и нормы их безопасности. Принципы построения программного обеспечения микропроцессорных централизаций. презентация [1,8 M], добавлен 13.06.2014
Классификация систем управления (СУ) машиностроительным оборудованием. Архитектура СУ на базе микропроцессорных комплектов фирм DEC и Motorola. Программное обеспечение СУ и программируемых контроллеров. Графический язык программирования Ladder Diagram. курс лекций [374,5 K], добавлен 22.11.2013
Основные понятия теории автоматического управления; типовые динамические звенья САУ; функциональные модули. Анализ автоматических систем регулирования; статические и динамические характеристики. Обзор современных систем и микропроцессорных регуляторов. учебное пособие [1,3 M], добавлен 18.02.2013
Требования к микропроцессорной системе управления. Построение систем управления 6-фазным ТВШД на микропроцессорной логике. Алгоритм работы микропроцессорной СУ ТВШД. Режим форсировки (стабилизация тока) с помощью ШИМ, которая реализована программно. реферат [3,3 M], добавлен 07.04.2017
Структуры микропроцессорных систем управления, назначение мультиплексоров, схемы на логических элементах. Анализ устройства цифро-аналогового преобразователя с весовой резисторной матрицей. Структура и виды операций арифметически-логических устройств. контрольная работа [163,2 K], добавлен 02.10.2015
CAD-системы, предназначенные для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации. Сферы использования систем автоматизированного проектирования. Проектирование устройства дистанционного управления. Замена радиоэлементов на плате. курсовая работа [1,5 M], добавлен 31.01.2016
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2021
Основные принципы конструирования микропроцессорных систем управления реферат. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Женский образ в повести А.И. Куприна "Олеся". Скачать бесплатно и без регистрации
Базаров Положительный Герой Сочинение
Контрольная Работа Биологии 1 Полугодие
Курсовая работа: Законодательная и нормативная регламентация документирования кадровой деятельности
Творчество Николая Васильевича Гоголя Сочинение
Доклад: Российские первопроходцы Web
Реферат На Тему Игровые Технологии В Доу
Реферат По Технологии На Тему Вышивка Крестом
Реферат по теме Развитие и размещение комплекса черной металлургии
Курсовые Работы На Заказ Сайт
Реферат по теме Книжная полка лицеиста
Курсовая работа по теме Анализ смешанной системы связи
Таран Александр Александрович Краснодар Кандидатская Диссертация
Курсовая работа по теме Отбраковка резисторов на производстве
Контрольная Работа 1 Клетка
Курсовая работа по теме Информационная система на базе 1С Предприятие
Контрольная работа по теме Синтетические подсластители и их смеси
Егэ 11 Класс Сочинение Критерии
Дипломная работа по теме Концепция модального джаза в творчестве Майлза Дэвиса
Реферат по теме Классификация и номенклатура показателей качества
Аудит расчетов с работниками по оплате труда - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Российская империя в XIX веке - История и исторические личности реферат
Организация учета субъекта малого предпринимательства ООО "Вендинг-С" - Бухгалтерский учет и аудит дипломная работа