Волин М. Л. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре

М. Л. ВОЛИН

ПАРАЗИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЕ

Издание второе, переработанное и дополненное

Москва «Радио и связь» 1981

ББК 32.844

В67

УДК 621.396.018.78

Волин М. Л.

В67 Паразитные процессы в радиоэлектронной аппа­ратуре.— 2-е изд. перераб. и доп. — М.: «Радио и связь», 1981. —296 с, ил. В пер. 95 к.

Во 2-е издание книги включены новые материалы: формулы и примеры расчета экранов; экранирование и фильтрация при исполь­зовании интегральных микросхем; металлизация аппаратуры; компо­новка и монтаж элементов питания; учет норм допускаемых радио­помех при проектировании РЭА с искрогасящими цепями и узлами, необходимых для предохранения от импульсных помех; рациональный монтаж ЭВМ, обеспечивающий быстродействие и отсутствие ложных срабатываний.

Предназначена для широкого круга инженерно-технических работ­ников, занимающихся разработкой, конструированием, регулированием РЭА различного назначения!

Рецензент к. т. н. Ю. Д. Линденбратен.

Редакция литературы по вопросам космической радиоэлектроники

Издательство «Радио и связь», 1981 г.

Содержание книги Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре

Введение

Глава первая. Виды паразитной связи
1.1. Общая характеристика электромагнитных связей
1.2. Непосредственная паразитная емкостная связь
Примеры расчета
1.3. Непосредственная паразитная индуктивная связь
Примеры расчета
1.4. Паразитные емкостная и индуктивная связи с участием посторонних проводов
1.5. Паразитная связь через электромагнитное поле и волноводная связь
1.6. Паразитная связь через общее полное сопротивление
1.7. Искажение формы наводимых импульсов, вызываемое частными видами паразитных связей
1.8. Таблицы ориентировочных параметров объемных и печатных проводов

Глава вторая. Источники и приемники наводки
2.1. Источники и приемники наводки на основной частоте и гармониках
2.2. Скачок постоянного напряжения или тока как причина высокочастотной наводки
2.3. Ударное возбуждение приемника наводки
2.4. Связь между временем установления помехи и ее спектром
2.5. Прохождение видеоимпульсов через широкополосные радиоприемники и усилители высокой частоты
2.6. Прохождение видеоимпульсов малой скважности через узкополосные радиоприемники и усилители высокой частоты
2.7. Скачок переменного напряжения или тока как причина высокочастотной наводки
2.8. Наводка импульсов высокой частоты на ненастроенные радиоприемники и усилители
2.9. Обзор вероятных источников и приемников наводок
2.10. Конструирование радиоэлектронной аппаратуры с учетом вероятных наводок

Глава третья. Электромагнитное экранирование и развязывающие цепи
3.1. Основные определения и физические представления
3.2. Принципы экранирования электрического поля
3.3. Принципы экранирования постоянного и медленно изменяющегося магнитного поля
Пример расчета
3.4. Принципы экранирования высокочастотного магнитного поля
Примеры расчета
3.5. Одновременное экранирование электрического и магнитного полей
3.6. Конструкции крышек экранов
3.7. Экранирование электромагнитного поля излучения
Пример расчета
3.8. Экранирование проводов. Кабели
3.9. Экранирование высокочастотных катушек и трансформаторов
3.10. Экранирование низкочастотных и силовых трансформаторов и дросселей
3.11. Подавление паразитной связи через общее сопротивление
3.12. Развязывание цепей и фильтрация напряжений в проводах
Примеры расчета
3.13. Монтаж фильтрующих ячеек
3.14. Связь экранирования с охлаждением элементов и частей аппаратуры

Глава четвертая. Внутренние паразитные обратные связи в усилителях
4.1. Влияние паразитных обратных связей на работу усилителей
4.2. Свойства, параметры и названия электродов обобщенного усилительного прибора
4.3. Входная проводимость активного четырехполюсника
4.4. Влияние внутренних обратных связей на работу усилителей низкой частоты и видеоусилителей
Пример расчета
4.5. Влияние внутренних обратных связей на работу повторителей
Примеры расчета
4.6. Ориентировочное определение высокочастотных y-параметров биполярного транзистора
Примеры расчета
4.7. Активная составляющая входной проводимости резонансного усилителя
4.8. Устойчивость резонансных усилителей Обобщенное рассмотрение
4.9. Связь коэффициента устойчивости с искажением амплитудно-частотных характеристик в резонансных усилителях
4.10. Расчет допустимых коэффициентов усиления биполярных транзисторов в резонансных усилителях
4.11. Расчет допустимых коэффициентов усиления биполярного транзистора в резонансных усилителях
Примеры расчета
4.12. Расчет допустимых коэффициентов усиления полевых транзисторов и электронных ламп в резонансных усилителях
4.13. Расчет допустимых коэффициентов усиления полевого транзистора в резонансных усилителях
Примеры расчета

Глава пятая. Внешние паразитные обратные связи в усилителях
5.1. Оценка необходимой степени экранирования и фильтрации
5.2. Паразитная обратная связь по основным цепям питания резонансных усилителей
5.3. Расчет основных фильтрующих цепей питания резонансных усилителей
Примеры расчета
5.4. Паразитная обратная связь по основным цепям питания в усилителях низкой частоты и в видеоусилителях
5.5. Паразитная обратная связь по цепям подачи управляющих напряжений
5.6. Паразитные обратные связи по цепям включения измерительных приборов
5.7. Конструкции усилителей низких и средних частот
5.8. Конструкции широкополосных усилителей
5.9. Габаритные размеры широкополосных резонансных усилителей
5.10. Правила монтажа усилителей различных типов
5.11. Конструкция, монтаж и размещение фильтров сосредоточенной селекции

Глава шестая. Фон и помехи, наводимые сетью питания
6.1. Причины появления фона сети питания
Пример расчета
6.2. Фон, наводимый магнитным потоком рассеивания силового трансформатора и дросселей
6.3. Фон, вызываемый асимметрией сети питания
Пример расчета
6.4. Наводка, прием и излучение помех через провода сети питания
6.5. Заземление, металлизация и линии связи в аппаратуре
6.6. Рекомендации по компоновке и монтажу элементов, относящихся к сети питания

Глава седьмая. Импульсные наводки и индустриальные радиопомехи
7.1. Основные определения
7.2. Общесоюзные нормы допускаемых индустриальных радиопомех и их использование при проектировании РЭА
7.3. Искрогасящие цепи
7.4. Наводки в быстродействующих электронных вычислительных машинах

Введение

Сложная РЭА может содержать генераторы незатухающих и модулированных колебаний, работающие на различных несущих частотах, генераторы видеоимпуль­сов и импульсов высокой частоты, преобразователи и счетчики импульсов, генераторы развертки, а также ис­точники других колебаний несинусоидальной формы, вы­ходные каскады усилителей высокой частоты, низкой частоты и импульсов. Все эти элементы работают на различных уровнях мощности, измеряемых как милли­ваттами, так и мегаваттами. В этом же устройстве или рядом с ним могут находиться чувствительные радио­приемники, работающие на тех же или на других несу­щих частотах, усилители малых напряжений различных частот, чувствительные импульсные узлы. Эти устройства работают на относительно низких уровнях мощности. Некоторые из них способны реагировать на сигнал, мощ­ность которого не превосходит 10~¹⁴ Вт.

Таким образом, различные элементы радиоэлектрон­ного устройства работают на самых разнообразных, уровнях мощности, максимальное отношение которых может достигать величины 200 дБ или 10²⁰ (10¹⁰ по на­пряжению или току). Опасность возникновения взаим­ных помех в этих условиях весьма велика. Она еще усу­губляется тем, что питание различных устройств боль­шей частью осуществляется от общей энергетической сети или от местной бортсети, провода которых связы­вают друг с другом эти устройства.

Под паразитной наводкой понимается передача напряжения из одного радиоустройства или его части в дру­гое, не предусмотренная его схемой и конструкцией. Та­кая наводка возникает вследствие паразитной связи между ними, связи по электрическим цепям, появляю­щимся в устройстве независимо от желания конструкто­ра. Паразитные наводки приводят к появлению на вы­ходе элемента напряжений и токов, не соответствующих его основному назначению. Например, паразитные на­водки на вход усилителя, проникающие с его выхода, приводят к самовозбуждению усилителя или к изменению его характеристик.

В устройствах с питанием от сети переменного тока, к которым не предъявляются высокие требования по пульсации выпрямленного напряжения, возможно появ­ление фона. Такой фон не является паразитным. Под паразитной наводкой фона понимается появление на выходе устройства напряжений, имеющих частоту, равную или кратную частоте сети питания, не предусмотренных конструкцией прибора и возникающих вследствие пара­зитной связи между радиоэлектронными частями при­бора и частями, относящимися к системе питания.

При рассмотрении действия паразитных наводок приходится всегда иметь дело с тремя элементами:

а) источником наводки;

б) приемником наводки;

в) паразитной связью между ними.

Очевидно, чем больше отношение уровней мощности возможных источников и чувствительности по мощности приемников наводимого напряжения, тем вероятнее, что мелкие ошибки и упущения в конструкции и монтаже устройства приведут к наводкам, мешающим его нор­мальной работе.

При разборе любых вопросов, связанных с паразитными наводками, необходимо прежде всего учитывать, что наведенные напряжения и токи подчиняются общим законам электротехники без каких-либо отклонений. По­являющиеся здесь трудности вызываются не особыми законами, а тем, что паразитные связи в схемах не по­казываются и возникают они между самыми различны­ми частями устройства независимо от желания конст­руктора.

Устранение паразитных наводок прежде всего сводится к выявлению указанных трех элементов, что часто является весьма тяжелой задачей. Она усложняется еще тем, что в большинстве случаев паразитные наводки соз­даются несколькими источниками и по многим цепям па­разитной связи. В этих условиях обнаружение более слабых источников и связей оказывается возможным только после устранения наводки от более сильных источников и связей.

Если указанные три элемента известны, то само устранение наводки, являющееся в принципе значительно более простой задачей, может потребовать внесения значительных изменений в конструкцию устройства. Поэтому предварительный учет возможных источников и каналов наводки является обязательным условием пра­вильного конструирования РЭА.

Помехи радиоприему известны с момента изобрете­ния радио А. С. Поповым, они были обнаружены с по­мощью его «грозоотметчика». С тех пор такие помехи называются атмосферными, поскольку создаются процессами, протекающими в атмосфере.

С течением времени атмосферные помехи отступили на второй план, так как усложнение и усовершенствова­ние радиоприемной аппаратуры и массовое появление автотранспорта, электротранспорта и электродвигателей привело к значительно более существенным индустри­альным радиопомехам. Одновременно нарастало влияние помех, создаваемых мешающими радиостанциями и их гармониками. Для уменьшения уровня таких помех были организованы национальные и международные органы, ведающие распределением частот, уровнями побочных излучений и шириной полос полезных излучений.

Проблема борьбы с индустриальными радиопомехами и мешающими радиостанциями особенно важна для по­движных объектов — кораблей, самолетов, космических летательных аппаратов и других объектов, имеющих не­большой объем, насыщенный радиоэлектронной и элек­тротехнической аппаратурой. В этом случае преоблада­ют, помехи, поступающие по непосредственным связям между различной рядом установленной аппаратурой, пи­тающейся от одного источника энергии. В процессе борь­бы с такими помехами 8 ... 10 лет назад появился тер­мин электромагнитная совместимость, характеризующий успешную работу РЭА в определенных электромагнит­ных окружающих условиях [68—70].

Обеспечение электромагнитной совместимости данно­го аппарата с окружающей средой (т. е. со всей сосед­ней аппаратурой) еще не означает отсутствия в нем са­мом "вредных влияний отдельных частей друг на друга. Такая электромагнитная несовместимость элементов одного прибора возникает в результате ряда паразитных процессов, рассмотрению и систематизации которых посвящена настоящая книга. Необходимо отметить, что эти же паразитные процессы являются причиной электромагнитной несовместимости различных приборов, входя­щих в сложную комплексную систему.

В первых трех главах книги изложены причины по­явления и способы устранения паразитных наводок, общие для любой РЭА—усилительной, радиоприемной, телевизионной, вычислительной и другой, — в любом исполнении: на лампах, биполярных и полевых транзисторах и интегральных микросхемах. Без подробного озна­комления с этими главами невозможно сознательное конструирование аппаратуры и выполнение работ по устранению наводок в макетах и образцах. В последую­щих главах рассматриваются различные частные случаи учета возможных наводок при конструировании аппара­туры. В последней восьмой главе приводится методика" подавления наводок, обнаруженных в действующих при­борах и образцах.

Скачать книгу Волин М. Л. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре. Второе издание переработанное и дополненное. Москва, Издательство «Радио и связь», 1981