دانلود تحقیق مقاله روش هاي كاهش نويز در مدارهاي الكترونيكي

این تحقیق مقاله دارای موضوعاتی همچون مقدمه تحلیل نتیجه گیری و … می باشد و در ۲۳ صفحه تنظیم شده است و دارای پسوند ورد word قابل ویرایش است

برخی از عناوین تحقیق مقاله روش هاي كاهش نويز در مدارهاي الكترونيكي

• مقدمه
• سازگاری الکترومغناطیسی
• زمین کردن صحیح
• کاهش امپدانی مشترک
• اجتناب از حلقه زمین
• استفاده از حفاظ
• کوپلاژ خارزنی
• تاثیر حفاظ روی کوپلاژ خارزنی
• کوپلاژ سلفی
• فیلترکردن
• نتیجه گیری
• منبع

برخی از توضیحات تحقیق مقاله روش هاي كاهش نويز در مدارهاي الكترونيكي

مقدمه

به جرئت مي توان گفت كه طراحي منطق يك مدار الكترونيكي تنها قسمت كوچكي از كل كاري است كه براي توليد صنعتي آن مدار صورت مي گيرد .

نكاتي از قبيل در نظر گرقتن اثر قطعات بكار رفته در مدار ، طراحي محافظ ۱ براي قسمت مختلف مدار ، بكار بردن روش هايي براي كم كردن اثر نويز در مدارها ، طراحي مدار چاپي با رعايت استاندارد لازم (براي كاهش تداخل الكترو مغناطيسي) انتخاب نوع آي سي هاي به كار رفته در  مدار ، طراحي فيلتر براي قسمت هاي مختلف مدار ، وجز آن ، همه و همه از مسائلي هستند كه در كارامد بودن مدار اثر سرنوشت سازي دارند . شايد به همين علت است كه كمتر كسي پس از طراحي مدار روي كاغذ ، جرئت مي كند اقدام به ساختن آن كند .

اين مقاله به يكي از اين مسائل يعني كاهش اثر نويز در مدارهاي الكترونيكي پرداخته است ، آن هم از ديدگاهي خاص يعني عرضه روش هاي عملي براي اين مقصود . براي بررسي دقيق تر ، گذراندن درس سازگاري الكترو مغناطيسي (EMC) توصيه مي شود .

سيستم هاي الكترنيكي بايد طوري طراحي و ساخته شوند كه دو شرط زير را داشته باشند .

۱- خود منبع نويز نباشند . ( قسمت هاي ديجيتالي مدار ، فرستنده هاي راديويي ، و كامپيوترها ، نمونه هايي از منابع نويز اند )

۲- به نويز خارجي حساس نباشند .

به عبارت ديگر سيستم هاي الكترونيكي بايد بتوانند در شرايط صنعتي به خوبي كار كنند و نويز سيتم هاي الكتريكي و الكترونيكي ديگر ( مانند لامپ هاي فلورسنت و نئون ، خطوط قدرت ، فرستنده ها ، وسايل الكترونيك ديجيتال و جز آن) روي آنها اثري نداشته باشد . از طرفي خود اين سيستم ها بايد طوري طراحي شوند كه قسمتي از آنها روي قسمت هاي ديگر تداخل ايجاد نكند .

سازگاري الكترو مغناطيسي (EMC)

يك سيستم الكتريكي وقتي داراي سازگاري الكترو مغناطيسي است كه بتواند در محيط الكترو مغناطيسي مورد نظر به خوبي كار كند و خود منبع نويز نباشد .

با توجه به اهميت EMC  ، استاندردهاي متفاوتي را مراجع ذيصلاح براي دستگاه هاي الكترونيكي وضع كرده اند . براي مثال  FCC 2 استانداردهايي را براي حداكثر تشعشع الكترو مغناطيسي وسايل الكترونيكي دارد و لازم است اين استانداردها به دقت رعايت شوند و گرنه دستگاه هاي ساخته شده اجازه ندارند به بازار عرضه شوند . عوامل لازم براي تاثير نويز عبارتند از : منبع نويز ، كانال كوپلاژ ، و گيرنده نويز .

نويز به روش هاي زير به سيستم هاي الكترونيكي نفوذ مي كند .

• كوپلاژ توسط ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي ( و الكترو مغناطيسي ) مانند تشعشع الكترو مغناطيسي .
• كوپلاژ هدايتي مانند انتقال نويز از طريق خط تغذيه مشترك .

روش هاي مختلفي براي كاهش اثر نويز در مدارهاي الكتريكي وجود دارد . در اين مقاله تعدادي از اين روش ها را به اجمال بررسي مي كنيم و تحقيق بيشتر و دقيق تر را به خواننده وامي گذاريم .

۱ زمين كردن صحيح

همانطور كه مي دانيد كابل هاي استاندارد تغذيه سه سيم دارند : فاز ، نول ، و سيم زمين . سيم زمين معمولاً به   (( چاه زمين )) ساختمان متصل مي شود و در پتانسيل زمين قرار دارد . معمولاً بدنه دستگاه هاي الكتريكي به سيم متصل مي شوند تا از حوادثي مانند برق گرفتگي جلوگيري شود .

برخي از نكات مهمي كه در طراحي زمين سيستم هاي الكترونيكي وجود دارد در ادامه بيان مي شود .

۱۱ كاهش امپداني مشترك

هنگام طراحي مدار ، مي توان به دو صورت قسمت هاي مختلف را به زمين متصل كرد .

در نگاه اول ممكن است تفاوتي بين اين دو روش مشاهده نشود اما از آنجايي كه هادي هاي به كار رفته براي اتصال زمين ، هادي كامل نيستند ، امپدانسي بين هر قسمت مدار و زمين وجود دارد . مي توان ديد كه در اتصال سري زمين ، يك امپدانس مشترك بين گروه هاي زمين مدار وجود دارد . بنابراين تغيرات سريع جريان تغذيه در مدارهاي ۱ و ۲ باعث تغيير پتانسيل زمين مدار ۳ مي شود و بدين ترتيب مي توانند در مدار ۳ ايجاد تداخل كنند .

اما اگر قسمت هاي مختلف مدار را به صورت موازي زمين كنيم ، اين مشكل برطرف مي شود .

روش ديگر براي كاهش امپدانس مشترك استفاده از (( صفحه زمين )) است .

صفحه زمين يك لايه هادي با عرض زياد است كه امپدانس بسيار كمي دارد .

در صورتي كه صفحه زمين در دسترس باشد ، مي توان از (( زمين چند نقطه اي )) استفاده كرد .

توجه به اين نكته بسيار مهم است كه صفحه زمين بايد خود داراي امپدانس بسيار كمي باشد تا بتواند يك زمين خوب براي مدار به حساب آيد . مثلاً در طراحي بردهاي چند لايه معمولاً يكي از لايه هاي برد را به طور كامل به صفحه زمين اختصاص مي دهند .

توصيه ۱: اگر فركانس كار مدارتان كمتر از ۱ مگاهر تز است ، از زمين تك نقطه اي استفاده كنيد .

توصيه ۲: اگر فركانس كار مدارتان بيشتر از ۱۰ مگاهرتز است ، از زمين چند نقطه‌اي استفاده كنيد .

توصيه ۳: اگر فركانس كار مدارتان بين ۱ مگاهرتز و ۱۰ مگاهرتز است و اگر طول سيم هاي زمين كمتر از ۲۰/۰ است ، از زمين تك نقطه اي استفاده كنيد .

توصيه ۴: براي مدارهاي ديجيتال از زمين چند نقطه اي استفاده كنيد ( به علت پهناي باند زياد اين مدارها ) .

توصيه ۵: اگر مدارتان داراي طيف فركانس وسيعي است ، از ((زمين هيبريد)) استفاده كنيد . اين مدار در فركانس هاي پايين به صورت تك نقطه اي زمين مي باشد .

توصيه ۶: اگر مدارتان قطعات الكترونيكي متنوعي را در خود دارد ، آن را به قسمت‌هاي زير تقسيم كنيد و سيم هاي زمين هر قسمت را جداگانه به يكديگر متصل كنيد :

استفاده از حفاظ (شيلد)

يكي از روش هاي جلوگيري از تداخل در مدارها استفاده از حفاظ است . براي مشاهده روش هاي به كار بردن حفاظ ، ابتدا كوپلاژهاي خازني و سلفي در مدار را بررسي مي كنيم

كوپلاژ خازني

از آنجا كه بين هر دو هادي نزديك به هم كوپلاژ خازني وجود دارد تغييرات ولتاژ در يكي ، روي هادي ديگر تاثير مي گذارد .

همانطور كه مشاهده مي شود بين هر دو سيم مجاور و هر سيم و زمين ، كوپلاژ خازني وجود دارد . اين كوپلاژ در مورد اول باعث ايجاد همشنوي مي شود . بدون بررسي دقيق مي توان گفت كه با افزايش ارتفاع سيم ها از سطح زمين ، افزايش امپدانس سيم دوم ، افزايش طول سيم ها و افزايش فركانس X_cap  افزايش پيدا مي كند و با افزايش فاصله دو سيم X_cap  كاهش پيدا مي كند .

توصيه ۷ : در طراحي PCB  خط هايي را كه تغيرات سريع دارند (مانند ساعت مدار) دور از خطوط حساس مدار (مانند قسمت هاي حساس آنالوگ ، Reset  يا I/O) قرار دهيد .

توصيه ۸ : در طراحي PCB در طرفين خطوطي كه تغيرات سريع دارند از خطوط زمين استفاده كنيد . اين خطوط مانند حفاظ عمل مي كنند و باعث كاهش اثر روي قسمت هاي ديگر مدار مي شوند .

توصيه ۹ : طول خطوط سيگنال بين كيت ها را حداكثر ۱۵ الي ۲۵ سانتي متر انتخاب كنيد . اگر از صفحه زمين استفاده مي كنيد طول اين خطوط را مي توانيد حداكثر تا ۵۰ سانتي متر انتخاب كنيد .

توصيه ۱۰ : اگر امپدانس ورودي گيت هاي و امپدانس مشخصه هادي در مدارهاي ديجيتال يكي باشند ، موج برگشتي نخواهيم داشت و ولتاژ اعمال شده به سرعت پايدار خواهد شد . بنابراين پيشنهاد مي شود كه امپدانس ورودي گيت ها را با استفاده از موارد زير تصحيح كنيد (به اين كار پاياندهي^۴ خطوط ديجيتال مي گويند) . تذكر اين نكته لازم است كه امپدانس مشخصه خطوط PCB حدود ۱۰۰  است .

توصيه ۱۱ : هنگام بستن مدارهاي Wire Wrap  از بردهايي استفاده كنيد كه داراي صفحه زمين اند . اگر چنين بردهايي را در اختيار نداريد ، از خطوط متعدد زمين استفاده كنيد . با توجه به طبيعت خاص مدارهاي ديجيتال بهتر است بدون توجه به ايجاد حلقه زمين ، شبكه اي از خطوط زمين در سطح مدار ايجاد كنيد . ايجاد نوارهاي پهن زمين (بوسيله سيم هاي متعدد) نيز مي توان مفيد باشد .

توصيه ۱۲ : هنگام بستن سيم ها در مدارهاي Wire Wrap ، ابتدا طولاني ترين سيم ها را ببنديد . به اين وسيله طولاني ترين سيم ها به صفحه زمين نزديك تر خواهند بود .

توصيه ۱۳ : به فكر زيبا شدن مدار نباشد و هميشه از كوتاه ترين مسير براي سيم بندي استفاده كنيد .

و…..