Материал: Электромагнитная совместимость радиотехнических систем. лабораторный практикум. Федоров С.М., Ищенко Е.А
Рис. 83. Меандр
Для расчета индуктивности меандра можно воспользоваться формулой: |
|
= 0,0026 ∙ 0,0603 ∙ 0,4429 ∙ 0,954 ∙ 0,606 ∙ −0,173, |
(5) |
где L – индуктивность катушки (меандра), мкГн; a – длина выводов меандра, мм;
h – высота меандра, мм;
b – половина высоты меандра, мм; d – длина меандра, мм;
W – ширина проводника, мм;
N – число витков меандра.
Таким образом, можно сделать вывод, что исследование целостности сигналов без использования специализированного программного обеспечения является невыполнимой задачей, так как очень сложно отследить все потери, которые возникнут при протекании сигнала.
2. Задание № 1
В соответствии с формулой (4) рассчитать емкость конденсатора для пересечения дорожек на разных сторонах печатной платы. Так, в первом столбце указывается номер варианта, во втором форма фигуры, образовавшейся в пересечении, которая будет играть роль обкладки конденсатора, в третьем – размеры, необходимые для нахождения площади обкладки, в четвертом материал и его диэлектрическая проницаемость, в пятом – толщина диэлектрика.
60
Таблица 5
Варианты для расчета емкости конденсатора в пересечении (рис. 82,а))
Вариант |
Фигура |
Размеры, для S, |
Материал ( |
|
) |
Толщина, |
|||
мм |
мм |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
Квадрат |
a=10 |
FR-4 ( |
|
|
|
) |
0,25 |
|
2 |
Прямоугольник |
a=15, b=5 |
RO4730G3 |
|
0,145 |
||||
( |
|
) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
3 |
Прям. треугольник |
a=7, b=7 |
RO30 0 ( |
|
|
0,13 |
|||
= 2,8 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
4 |
Круг |
r=10 (π=3,14) |
( |
|
|
|
) |
0,51 |
|
|
|
|
FR-411,2 |
|
|
|
|
||
5 |
Квадрат |
a=22 |
CLTE ( |
|
|
) |
0,078 |
||
|
|
|
|
= 2,8 |
|
||||
6 |
Треугольник |
a=10, h=20 |
FR-4 ( |
) |
2,0 |
||||
|
|
|
RO12 |
|
( |
|
|
|
|
7 |
Прямоугольник |
a=100, b=16 |
|
05) |
|
) |
0,076 |
||
8 |
Квадрат |
a=200 |
RO3006 ( |
|
|
1,28 |
|||
|
|
|
3, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Круг |
r=1,5 (π=3,14) |
FR-4 ( |
|
|
|
) |
3 |
|
10 |
Ромб |
1=10; 2=20 |
RO4730G3 |
|
0,72 |
||||
( |
|
) |
|
|
|||||
|
|
|
= 2,8 |
|
|
|
|||
Полученные результаты расчетов занести в отчет. 3. Задание № 2
Рассчитать емкость между двух параллельных проводников (рис. 82,б)), для этого необходимо воспользоваться формулой (4), в поперечном сечении образуется прямоугольная обкладка= 1 , высота для всех вариантов – 0,035 мм; диэлектрическая постоянная . Данные для расчета приведены в табл. 6.
|
|
Таблица 6 |
|
Варианты для расчета емкости между параллельными линиями |
|||
Вариант |
Длина линии, мм |
Расстояние между дорожками, мм |
|
|
|
|
|
1 |
100 |
10 |
|
2 |
250 |
1 |
|
3 |
5 |
0,254 |
|
4 |
60 |
0,1 |
|
5 |
45 |
22 |
|
6 |
90 |
0,01 |
|
|
|
|
|
7 |
110 |
1 |
|
8 |
215 |
2 |
|
61
|
|
Окончание табл. 6 |
|
Вариант |
Длина линии, мм |
Расстояние между дорожками, мм |
|
9 |
300 |
1,5 |
|
10 |
66 |
0,001 |
|
Полученные результаты расчетов занести в отчет.
4. Задание № 3
В соответствии с вариантом задания и формулой (5) рассчитать индуктивность меандра (табл. 7).
|
|
|
|
|
Таблица 7 |
|
|
Варианты для расчета индуктивности меандра |
|
|
|||
Вариант |
a, мм |
h, мм |
d, мм |
W, мм |
N |
|
1 |
10 |
2 |
9 |
0,1 |
2 |
|
2 |
5 |
9 |
2 |
0,3 |
10 |
|
3 |
6 |
8 |
7 |
0,5 |
5 |
|
4 |
9 |
3 |
4 |
0,9 |
7 |
|
5 |
11 |
4 |
6 |
1 |
3 |
|
6 |
3 |
7 |
10 |
1,5 |
6 |
|
7 |
8 |
6 |
5 |
0,01 |
8 |
|
8 |
12 |
5 |
3 |
0,25 |
9 |
|
9 |
1 |
8 |
8 |
0,35 |
11 |
|
10 |
2 |
10 |
1 |
2 |
15 |
|
Полученные результаты расчетов занести в отчет.
5. Выполнение SI-TD и SI-FD моделирования
Для каждого варианта подготовлены файлы печатных плат в форматах ODB++, для импорта в CST PCB Studio. Нечетным вариантам соответствует печатная плата с использованным логическим элементом 3И (SN74HCS11-Q1), четным – мультиплексор (SN74AHCT157). Варианты изначальных настроек приведены в табл. 7. После таблицы указан перечень исследований, которые необходимо выполнить.
5.1. Инструкция по настройке моделирования для нечетных вариантов
Процесс импорта аналогичен процессу, который был описан в лабораторной работе № 1. При импорте печатной платы можно не удалять верхние слои – маску. Процесс настройки имени дорожек полностью аналогичен рис. 66, так как шина питания указана изначально, можно воспользоваться инструментом
62
Auto-Trapping. В окне настройки компонентов (Check components) необходимо установить значения в соответствии с вариантом задания. Так, элемент GRM0332C1E100JD01D – керамический конденсатор и ему необходимо задать емкость (Edit->Part type->Capacitor), L1 будет автоматически определен, как индуктивность, которой необходимо присвоить значение в соответствии с вариантом задания, все резисторы имеют одинаковую модель, поэтому сопротивление можно задать одному, у остальных оно автоматически будет определено. Пример настроенных пассивных компонентов приведен на рис. 84.
Особое внимание стоит уделить присваиванию IBIS модели микросхеме. В папке, которая соответствует каждому варианту приведен IBIS файл, который содержит модель, точная модель указана в таблице с вариантами. Так, для того, чтобы определить модель микросхемы необходимо: Edit->I/O Device- >Assign Model->SN74HCS11QD1 (для нечетных вариантов). После этого компонент будет выглядеть, как на рис. 85.
BT1, J1-J3 не требуют присвоения модели, так как BT1 – источник питания +5 В, J1-J3 коннекторы для ввода – вывода сигналов на плату и съема с платы.
Рис. 84. Пассивные компоненты:
а) конденсатор; б) индуктивность; в) резистор
63
Рис. 85. Подключенная IBIS модель
Первым рекомендуется выполнять SI-FD моделирование, так как оно используется лишь для определения S-параметров линий. Для нечетных вариан-
тов необходимо выбрать следующие выходы микросхем для моделирова-
ния IC1-6(NETC2_1), IC1-8(NETIC1_8), IC1-12(NETC1_1), IC3-6(NETC5_1),
итоговое окно настроек моделирования для SI-FD показано на рис. 86.
Рис. 86. Настройки моделирования SI-FD
64