Проанализируем рисунок печатной платы данного устройства. При анализе обнаруживаем, что есть две параллельные дорожки, которые заслуживают особого внимания. Это объясняется тем, что один из проводников соединен с эмитором транзистора, с которого импульсы поступают на выход устройства. Изменяя импульсы, можно менять соответственно и их форму и воздействовать на частоту . Таким образом, при возникновении помех определенного уровня может возникнуть ситуация, когда будет невозможен запуск или неправильная работа всего устройства в целом.

Чтобы определить какую методику применить для вычисления помехи или их совместного действия нужно определить тип электрического соединения. Все электрические соединения можно условно разделить на электрически длинные и электрически короткие. Электрическую длину линии определяют из соотношения задержки сигнала в линии t_л и длительностью фронта импульса t_ф. Замечание: данная методика применяется для цифровых (импульсных) схем, но т.к. у нас полностью аналоговая схема, то применение к ней цифровых методик расчета будет рассматриваться с некоторым допущением, упрощением и приближением. Если t_л>0,1 t_ф, то линия считается электрически длинной, если t_л<0,1 t_ф, то линия считается электрически короткой.

Для дальнейших вычислений зададимся следующими параметрами входных величин:

l =0.01 м , h_пр = 0,000035 м, W = 0.001 м, d = 0.0025 м

Время фронта t_ф можно выбрать следующим образом: на вход блока питания подается постоянное напряжение с некоторой пульсацией =50 Гц. Время t_ф можно принять как T/4, где Т определяется как 1/, Т=1/50=0,02 с => t_ф = 0,005 с =>0,1*t_ф=0,0005 c.

Время распространения сигнала по данной линии можно определить по формуле:

;

где l – длина линии

l=0.01 м , = 3,3 *10^-11 с. Отсюда видно, что t_л < 0.1 t_ф. Следовательно, данный фрагмент проводника печатной платы является электрически короткой линией связи.

Определим степень влияния паразитной емкостной связи. Емкость между двумя проводниками, расположенными с одной или с двух сторон печатной платы, можно определить,

используя графическую зависимость (Рис.1) и по формуле С_п=С_о*l*E, где C_о – удельная емкость линии пФ/см.

Найдем d/W=2/1=2 из рисунка видно, что соответствует удельной емкости С_о=0,008 пФ. Удельная емкость представляет собой коэф., величина которого зависит от ширины проводников и их взаимного расположения. Величина Е – это диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между проводниками.

При расположении проводников, которому соответствует график, линии электрического поля проходят частично через воздух, а частично через изоляционную плату. Поэтому в формулу следует подставлять среднеарифметическое значение диэлектрической проницаемости воздуха и изоляционного материала, которые можно определить по формуле:

E=(Е_в+Е_ст)/2=(1+5)/2=3

где

Е_ст – проницаемость стеклотекстолита

Е_в – воздуха.

С_п = 0,024 пФ

Найдем реактивное сопротивление по следующей формуле:

Реактивное сопротивление будем искать на рабочей частоте блока, т.е. f = 31000 Гц

1,327*10¹¹ Ом

Видно, что паразитная емкость не вносит никаких значимых искажений в наш сигнал и не влияет на функционирование стабилизатора.

Определим общую допустимую длину проводников данного фрагмента схемы печатной платы, при которой данная паразитная емкость не влияет на работу стабилизатора. Допустимая общая длина находится из следующего неравенства:

10¹²

где К_п – коэффициент помехоустойчивости элемента, а – толщина печатной платы, W– ширина печатной платы, d— расстояние между дорожками на печатной плате.

Коэффициент помехоустойчивости определяем как:

где

U_п – амплитуда помехи,

U_ном – номинальное напряжение помехи.

Так как, мы имеем напряжение в 5В, протекающее по данной параллельной дорожке, то примем амплитуду помехи тоже за 5В, номинальное напряжение помехи 15 В. Тогда коэффициент помехоустойчивости будет равен:

К_п = 0,277

Найдем допустимую общую длину с учетом, что t_ф = 0,005 с, К_п=0,3

R_вых = R9 + R10+R_тр=1250 +3330+300 = 4850 Ом.

l_c = 13,72 м

Очевидно, что при такой длине параллельных проводников данной конструкции емкостные помехи не возникают, да и реальная длина параллельных проводников есть 0,01 м.

Для выполнения условия надежной работы устройства необходимо, чтобы выполнялось неравенство:

;

С_пар < 2.863 *10^-7

Данное условие выполняется, следовательно, устройство работает надежно и емкостная помеха настолько мала, что не влияет на работу.

Рассмотрим индуктивную связь между данными параллельными проводниками печатной платы.

Паразитную взаимную индукцию можно определить по формуле:

где L1, L2 – индуктивности рассматриваемых проводников печатной платы,

К— коэффициент, который определяется по макету устройства.

Для данного устройства примем, что он составляет К=0,1%.

Так как толщина и длина двух данных параллельных печатных проводников одинаковы, то и соответствующие индуктивности L1 и L2 будут равны.

Индуктивность проводника можно определить из следующего соотношения:

где

d₀ = 5,9 *10 ^–4 м

L=6,92 мГ

Определим величину паразитной взаимной индукции:

Для того, чтобы определить степень влияния паразитной взаимной индуктивности необходимо найти U_порог. В данной схеме не может быть U_порог, поэтому примем U_порог = 0,1*U_ном+U_ном=1,1*U_ном.

U_ном =9 В

Для обеспечения устойчивой работы устройства, необходимо и достаточно, чтобы выполнялось неравенство:

.

Определим величину I через выражение U_ном/R_вых. Произведя преобразования, получаем следующее неравенство:

М_пор < 26.675

Из этих расчетов видно, что паразитная взаимная индуктивность не влияет на функционирование схемы.