ADC Modülleri'nde Havacılık Uygulamaları için Emc Uyumu Tasarımı
Analog-dijik dönüştürücüler (ADC) modern havacılık akıtlarının sensörlü arka kemiğini oluşturur, bu dönüşüm sürecinin bütünlüğüne doğrudan tehdit eder.
Bu ortamlarda EMC uyumluluğu için tasarım yapmak elektromanyetik alan teorisi, malzeme özellikleri, PCB parasitiği ve özellikle de RTCA DO-160 tarafından tanımlanabilen ve MIL-ST-461 ile tanımlanır.Bu, sadece kalkan ve filtreye nasıl dönüşeceğini, zemin döngülerini nasıl yöneteceğinizi ve yüksek seviyeli alanlara dayanabilecek bileşenleri nasıl seçeceğinizi anlamayı gerektirir.
Avioniks'teki EMC'nin Temel Rolü
Uçak ve uzay aracı geniş bir frekans spektrumu üzerinde çalışan elektronik sistemlerle yoğun bir şekilde doludur. Radar vericileri, iletişim radyoları, navigasyon yardımcıları, uçuş kontrol hareketleri ve düşük gerilim seviyeleri, onları doğal olarak EMI'ye duyarlı bir devre haline getiren elektromanyetik enerji ile donatılmıştır. ADCs, özellikle yüksek çözünürlükte bir motor kontrol sistemindeki bir hassas bir hatanın gecikme kaydına (SAR) dönüştürücüler, giderek daha yüksek hızda çalışır.
EMC uyumluluğu hem emisyon sınırlarını ve algılanabilirlik koşullarını belirten katı uluslararası standartlar tarafından yönetilir.Cidden hava ile üretilen ekipman için, [[FONTC:0)RTCA DO-160) Çevre koşullarını ve test prosedürlerini tanımlarken, askeri sistemler genellikle doğruyu içerir.
Elektromanyetik Peyzaj Tehditsini Anlamak
Dış Elektronyatik Tehlikeler
Uzay platformları, dış tehditlerin eşsiz bir setiyle karşı karşıyadır. Yüksek hacimli alanlar (HIRF) zemin tabanlı radar ve hava yoluyla hava yoluyla radarı, arazide binlerce volta doğrudan doğruya doğru bir şekilde yüklenebilir.Bu dış tehditler, hem doğrudan hem de dolaylı olarak, büyük geçici akımlar ve gerilimler hava çerçeveli sistemlere ve bağlantı kurmalı yollara yol açıyor. Precipitation (P-Statikan) sabitler ile etkileşime girer.
İç Sistem Gürültü ve Co-Site Interference
Aeronikler koyunun kendisi içinde, elektromanyetik çevre eşit derecede düşmandır. Güç malzemeleri, FPGA'lardan ve işlemcilerden oluşan dalga ve yüksek frekanslı geçişli akışlar ile ilgili olarak, ARINC 429, MIL-STD-1553 ve yüksek hızlı Ethernet radiate manyetik ve elektrik alanlarının yanı sıra, beton sistemleri ile ilgili en zorlayıcıları en zor durumda olan bir alıcının işaretini bozduran sinyal-to-noise oranını (SNR) oluşturur.
EMC Uyum için Temel Tasarım Stratejileri
Etkili EMC tasarımı PCB düzeni ve sistem mimarisi seviyesinde başlar. Tasarım döngüsünde erken uygulanan teknikler, resmi nitelik testlerinde keşfedilen retrofitlerden daha etkili ve daha az maliyetlidir.
PCB Katmanı Stackup Geri Dönüş
Herhangi bir EMC-kompli tasarımın temeli sağlam bir PCB tabakası yığınıdır. Yüksek çözünürlükte bir havacılık ADC modülleri, 8 katmanlı veya 12 katmanlı çöp kutusu yaygındır, analog zemin için özel uçaklar sağlamak, dijital zemin, yüksek analog güç ve dijital güç, sürekli olarak, düşük hızlı bir geri dönüş yolu doğrudan her katmanına bitişiktir, küçük bir yüzeysel boşluk için en etkili bir şekilde sıkıştırılır ve sinyal bütünlüğü sağlamak.
Grounding Architecture: Plane vs. Star
Tekrarlanan bir tartışma, karmaşık tasarımdaki zemin mimarisidir. Geleneksel yıldız zemining, analog ve dijital zeminlerin yalnızca tek bir noktada buluştuğu, analog ve dijital zeminlerin analog ve dijital bölümlere doğru geçiş yapması gerektiği konusunda sıklıkla pratik değildir.
[FONT:0)Rule ofanca:[Dönetici: 0,3))) İki uçağın birbirine bağlayan dar köprünün, yüksek frekansta önemli bir gerilim düşüşü yaratabilir, bölünmenin faydalarını olumsuz yönde etkilemez.
Güç Dürüstlük ve Yerelleştirilmiş Filtreleme
ADC modülleri için Power dağıtım ağları (PDNs) geniş frekans aralığında son derece düşük bir şekilde ortaya çıkmalı.Bu, ADC tarafından üretilen yüksek frekanslı gürültülerin serilerini dikkatlice optimize etmek için bir araya geliyor.
Enlosure and Aperture Shielding
LRUTAL, yüksek çözünürlükte veya sabit bir malzemeden inşa edilmesi gereken son savunma hattını sağlar.ADC modülleri, bir koruyucunun yakınında bulunan ve tüm denizler elektriksel olarak, bir gaz kapsülünün veya parmaklamanın önbellekliliği önlemek için çeliktir.
Yüksek Güvenilirlik Sistemleri için Gelişmiş Teknikler
Diferansiyel İşaretleme ve Ortak-Mode Rejeksiyon
Tek uçlu girişler basitlik sunarken, diferansiyel sinyalleme, ADC'yi tamamen diferansiyel bir yükseltici (FDA), herhangi bir gürültünün ADC'nin ortak mod reddedilme oranıyla aynı şekilde reddedilir (CMRR).Diferansiyel izler eşit uzunlukta ve kontrol edilen bir yükseltilme ile kontrol edilmelidir. FDA'nın dikkatli seçimi, gürültüyü sağlamak için gerekli olan ve çarpıklığa ve bozulma performansın bozulması için gerekli değildir.
Aktif Muhafızlar ve Giriş Shielding
PCB seviyesinde, düşük hacimli bir tampon tarafından yönlendirilen bekçi halkalar, yüksek hacimli analog sensörler ile bağlantılı olanlar gibi, bireysel kobiyal veya üç eksenli sinyal sinyalinin ortak noktası, bakır dökmelerini ekleyen, sinyal yolundan geçerken etkili bir şekilde kullanmak.Bu, yüksek hassas düğümlerle bağlantılı sensörlerin, bireysel eşanlı veya üç eksenli bir şekilde birbirine bağlı olarak, bakır dökülen düğümleri kullanarak zemine sokabilir.
Bitirme Seçimi ve Slew Rate Control
EMC uyumluluğu, sinyallerin yüksek frekanslı harmonik içeriğini azaltır ve radiated emisyonlar için, tek taraflı CMOS saatlerini kullanarak, tümleşik dijital filtreleri, yüksek güç tedarik oranlarını (PSR) kullanarak, ve yayılabilir hız dağılımı için, ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrık yükleri azaltır.
Sertifika Pathways ve Rigorous Test protokolleri
Tasarım mükemmelliği, akredite bir laboratuvarda yapılan resmi yeterlilik testleriyle kanıtlanmalıdır. Sivil hava ile üretilen ekipman için yönetim standardı ).
Radiated and Makinged Emissions (DO-160 Bölüm 21 / MIL-STD-461 RE102 & CE102)
Bu testler ADC modülü tarafından üretilen elektromanyetik enerjiyi ölçümler.Yapılmış emisyonlar hem güç hatlarında ölçülüyor ve frekans ve amaçlanan yükleme hatlarıyla (LISNs) ve mevcut problar için Radiated emisyon testleri, bir parça odasındaki modüller için bir anteni 30 GHz'ye kadar tarayan veya yükleme hattına göre ayarlıyor.
Radiated and Makinged Susceptability (DO-160 Bölüm 20 / MIL-STD-461 RS103 & CS114)
Susceptability testi, kullanılan işlevi yerine 200 V /m veya daha yüksek performans için modülasyon değerlendirmesini gerektirir.SDC'nin performansı sürekli olarak izlenir. Anahtar metrikler kablolara doğrudan bağlı olarak, SNR bozulmaları ve çıkışları belirgin frekans aralıkları ile sabitlenir (s)
Yıldırım İndüklenmiş Transient Susceptability (DO-160 Bölüm 22)
Bu, havacılık ADC modülleri için en zorlu testlerden biridir. Yüksek enerji dalgalamaları (örneğin TVS diyotları, dalgalanmalar ve sabit enerjileri satmaksızın yükseltilebilir.ADC modülü bu yüksek gerilimli geçicileri hayatta tutmalı ve tamamen işlevsel kalmalıdır; TVS diyotları, yüksek çözünürlükte sert geçişler ve düşük çözünürlükte aktif bir şekilde geri yüklemeye yol açacaktır.
Yüksek Kombinasyon Maliyeti ve Iterative Redesign
Resmi nitelik testi sırasında radiated emisyon veya susceptability başarısızlığını keşfedin genellikle pahalı ve programlı yeniden tasarıma giriş yapmak için bir hızlandırılabilir. Shielding boşluklar, zavallı I/O filtreleme veya yetersiz zeminleme mimarisi, tam bir düzen spin olmadan geri yüklemesi zordur. Sistem entegrasyonunda bir EMC sorunu tespit etmek veya test aşaması sırasındaki bir hatanın siparişi, ilk tasarım sırasındaki tek bir testin maliyetinden daha yüksek olabilir.Bu gerçeklik, EMC simülasyonu ve önceden uygun olmayan bir test aşamasına dahil etmek zordur.
EMC'yi Core Design Discipline olarak bütünleştirmek
Uzay uygulamalarında EMC için ADC modüllerini tasarlamak karmaşık ama tamamen yönetilebilir bir mühendislik disiplini.Bunu ilk şematik sembolünden temel bir tasarım parametresi olarak optimize etmek için son doğrulama engeli olarak EMC'yi izlemenin bir yolu gerektirir. PCB yığınlama tasarımı, titiz zemin ve filtreleme mimarisine sahip olmak, gelişmiş diferansiyel sinyalizasyon teknikleri gerektirir ve DO-160 veya MIL-STD-461'in sıkı gereksinimlerine karşı geçerlidir, mühendisler ADC modüllerini sağlayarak ADC modüllerini en zorlu elektromanyetik ortamlarda güvenilirleştirebilirler.
Nihai hedef sadece bir test değil, ancak uçağın veya uzay aracının - ve elektromanyetik müdahalenin görünmez risklerinden korunduğu yaşamların sağlanmasıdır. Bu amacın amacı, vigilance, teknik disiplin ve tasarım hiyerarşisinin her seviyesinde mükemmelliğe olan bir taahhüt.