Внутриплатные соединения

Ток переходного процесса выходного каскада

Двухтактная выходная схема ТТЛ и КМОП состоит из двух последовательно соединенных транзисторов, включенных между шинами +Un и земли. Когда состояние выходного каскада изменяется , оба транзистора кратковременно оказываются в открытом состоянии. В это время от шины +U на землю протекает импульс тока, который создает короткие (5-20нс) отрицательные выбросы на шине +Uп и положительные выбросы на шине земли.

Рис.9.1

Предположим, что ИС1 переключается, и рядом с ней находится ИС2, являющаяся «пассивным свидетелем» происходящего. Пусть на выходе ИС2 действует сигнал «1», который управляет дальше ИС3. Тогда положительный выброс, действующий на земляном проводе ИС2 появится также на выходе последней, и при его достаточной величине воспримется ИС3 как непродолжительный полноценный сигнал «0». Такой импульс, усиленный DD3, легко может переключить триггер.

Для устранения подобных помех необходимо:

Использовать по всей плате мощные земляные шины вплоть до выделения одной стороны печатной платы под поверхность заземления.

Шунтировать шины питания по всей плате с помощью конденсаторов.

В устройствах на ТТЛ лучше всего около каждых 1-3шт. ИС устанавливать конденсатор емкостью 0,05-0,1мкФ, а в пределах всей платы установить несколько танталовых конденсаторов большой емкости (10мкФ*10В). Конденсаторы обеспечивают низкий импеданс шин источников напряжения на высоких частотах, что препятствует возникновению связей между элементами через источник.

Емкость нагрузки – причина выброса

Для выхода цифрового элемента частью общей нагрузки являются емкость монтажа и входная емкость элемента, которым управляет этот выход (5-10 пФ). При резком переключении выхода из одного состояния в другое через такую нагрузку протекает большой ток.

Рис.9.2

Пример: При переключении одного ТТЛ вентиля, управляющего тремя входами ТТЛ , соединенных короткими проводниками, ток в момент переключения = 25мА (в установившемся режиме 7-8мА), что в течении 2нс на длине проводника 2,5 см вызывает выброс 0,15В. Способы борьбы аналогичны предыдущему случаю.

Межплатные связи

При межплатных связях возрастает емкость проводников, удлиняется цепь земли, поскольку теперь она должна проходить по кабелям , разъемам, удлинителям и т.п. Поэтому выбросы по шине земли, которые возникают из-за токов переключения, больше по величине. Следует по возможности избегать разветвления тактовых сигналов между платами, а провода заземления отдельных плат делать достаточно мощными. Если тактовые сигналы поступают с платы на плату, на входе каждой платы нужно установить промежуточный вентиль. Кроме того, все критичные схемы всегда желательно объединять на одной плате.