Из анализа рисунка печатной платы данного РЭА видно, что интересным для рассмотрения являются две параллельные дорожки (приложение). Это объясняется тем, что один из рассматриваемых проводников соединен с управляющей ножкой микросхемы стабилизатора DA1 (приложение), которая управляет напряжением на ее выходе. Изменяя напряжение на ней можно управлять процессом стабилизации. Таким образом влияние помехи любого характера на работу данной микросхемы может привести к неверному функционированию схемы в целом.

Рассмотрим какие паразитные связи могут влиять на работу схемы:

1) Между дорожками (Рис.1) может возникнуть па­разитная емкостная связь.

2) Индук­тивная связь.

Но чаще всего присутствуют оба вида паразитной связи.

Рассмотрев принцип работы компенсационного стабилизатора можно нарисовать эквивалентную схему соединения деталей даннго фрагмента, показывая вид паразитной связи (Рис. 2) М индуктивная связь (L1=L2), между дорожками.

С_пар – паразитная емкостная связь между проводниками.

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 tл и длительностью фронта импульса tф. 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 tл>0,1 tф, то линия считается электрически длинной, если tл<0,1 tф, то линия считается электрически короткой.

Время фронта tф можно условно выбрать из соображений, что на вход стабилизатора подается постоянное напряжение с некоторой пульсацией, с частотой пульсаций в борт сети автомобиля V=500Гц. Время tф можно принять как T/4, где Т определяется как 1/V, Т=1/500=0,002с => tф = 0,0005с =>0,1*tф=0,00005c.

Время распространения сигнала по данной линии можно определить по формуле:

; где l – длинна линии.

Определим tл для данной l=10мм, tл= 3.3*10^-8c.

Из соотношения tл<0.1 tф видно, что 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 ПП, можно определить, используя графическую зависимость (Рис.3) и по формуле С=Со*l*E, где Cо – удельная емкость линии пФ/см.

Найдем d/W2=0,25/0,1=2,5 из рисунка 3 видно, что 2,5 соответствует удельной емкости Со=0,1пФ. 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=(Ев+Ест)/2=(1+5)/2=3; где Ест – проницаемость стеклотекстолита, Ев – воздуха.

Спар=0,1*1*3=0,3пФ

Найдем реактивное сопротивление по формуле

. 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 ПП, при которой данная паразитная емкость не влияет на работу стабилизатора. Допустимая общая длина находится из следующего неравенства:

; где Кп – коэф. помехоустойчивости элемента, а- толщина ПП, W- ширина ПП, d- расстояние между ПП.

Коэффициент помехоустойчивости определяем как:

; где Uп – амплитуда помехи, Uном – номинальное напряжение помехи.

Примем Uп = 5В, то Kп=0,3. Определим выходное сопротивление данного проводника с установленными на него деталями (Рис.4).

R17=2,5 КОм R18=2,6 КОм.

Преобразуем (Рис.4) в некую эквивалентную схему (по переменному току) (Рис.5).

.

Допустимая общая длина с учетом, что tф=1/(4*V) и Кп=0,1:

Очевидно, что при такой длине параллельных проводников данной РЭА емкостные помехи не возникают.

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

; .

Данное условие выполняется, т.о. микросхема работает надежно и емкостная помеха настолько мала, что не влияет на работу.

Рассмотрим индуктивную связь между данными параллельными проводниками ПП.

Паразитную взаимную индукцию можно определить по формуле: ; где L1, L2 – индуктивности рассматриваемых проводников ПП, К- коэффициент, который определяется по макету РЭА. Для данной РЭА примем, что он составляет К=0,1% (К=10^-3) т.к. толщина и длина двух данных параллельных ПП одинаковы, то и соответствующие индуктивности L1 и L2 будут равны (L1=L2).

Индуктивность проводника можно определить из следующего соотношения:

;

Где (Рис.6)

Определим величину паразитной взаимной индукции;

.

Для того, чтобы определить степень влияния паразитной взаимной индуктивности необходимо найти Uпорог – напряжение при котором срабатывает данный элемент.

Замечание: в данной аналоговой схеме не может быть Uпорог, поэтому примем Uпорог = 0,1*Uном+Uном=1,1*Uном.

Для обеспечения устойчивой работы микросхемы DA1 необходимо и достаточно, чтобы выполнялось неравенство .

Определим величину I через выражение Uном/Rвых. Подставляя I в неравенство получаем следующее неравенство:

,

Видно, что паразитная взаимная индуктивность не влияет на функционирование схемы в целом.