Обзор и исследование методов согласования длинных линий при передаче цифровых данных

 

Была собрана соответствующая схема:

За основу был взят мультивибратор, он реализован на четырех логических элементах микросхемы 2И-НЕ.

 

Рисунок 3.1.3 Собранная цепь на инверторе

 

 

 

 

 

 

 

Опыт первый: «Согласование кабеля типа «витая пара» на стороне источника и нагрузки».

 

 

Рисунок 3.1.4 Согласование на стороне источнике сигнала, снятие измерений с источника

 

Рисунок 3.1.5 Согласование на стороне источника сигнала, снятие показаний с буферного элемента

 

Рисунок 3.1.6 Согласование на стороне источника сигнала, измерение выходного напряжения на нагрузке

 

Рисунок 3.1.7 Согласование на стороне приемника (нагрузки), снятие показаний с согласующего резистора

Рисунок 3.1.8 Согласование на стороне нагрузки, измерение напряжения на нагрузке

 

Так же были произведены исследования с килоомным  резистоором. В этом случае. При согласовании на стороне нагрузки сигнал стремиться принять форму экспоненты до установившегося значения.

 

Рисунок 3.1.9 Согласование на стороне нагрузки, сравнение с килоомным сопротивлением

 

Исследование второе: «Согласование коаксиального кабеля».

 

Для проведения эксперимента по согласованию на коаксиальном кабеле были задействованы кабели различной длины от 13 сантиметров до, путем соединения кабелей, 412 сантиметров. Но для того чтобы наглядно показать зависимость согласования, приведем лишь 4 эксперимента.

Во время измерений один кабель давал непонятные искажения сигнала. При сравнении с другим аналогичным кабелем мы пришли к выводу, что кабель перебит.

Ниже представлены зависимости по времени и амплитуде напряжения для кабеля длинного – 308 сантиметров – и укороченного  - 154 сантиметра при одинаковых согласующих сопротивлениях.

Итак,  при согласования 18-омным резистором хорошо виден небольшой всплеск по амплитуде напряжения для укороченного кабеля.  

 

Хочу заметить, что, как видно на графиках, при увеличении длины кабеля возрастает и задержка сигнала, поэтому, если хорошо присмотреться,   можно заметить сдвиг по оси времени вправо.

Сигнал заметно пологий. С увеличением согласующего сопротивления до значения идеального согласования – 50 ом -  сигнал будет стремиться прямоугольную форму.

 

Рисунок 3.2.1 Согласование коаксиальных кабелей различной длины 18-омным сопротивлением

 

 

При согласовании 50-омным сопротивлением заметно практически полное наложение графиков длинного провода и укороченного. Кроме того, сигнал стал практически идеальным – прямоугольный импульс без подъемов и провалов. Это значит, что мы достигли идеального согласования нашего кабеля. Малый выброс произошел скорее всего из-за внешнего вмешательства, когда мы проводили измерения.

Рисунок 3.2.2 Согласование коаксиальных кабелей различной длины 50-омным сопротивлением

 

При превышении порога согласования станут возможны выбросы по амплитуде напряжений. И с отдалением значения с противоположную сторону от согласующего выбросы станут больше.

Рисунок 3.2.3 Согласование коаксиальных кабелей различной длины 115-омным сопротивлением

 

На следующем  графике представлены очаровательные выбросы при согласовании 814-омным резистором.

Рисунок 3.2.4 Согласование коаксиальных кабелей различной длины 814-омным сопротивлением

 

Заключение

 

В данной исследовательской работе были методы согласования длинных линий при передаче цифровых данных. Для практического понимания длинной линии была собрана измерительная установка. Измерения проводились для коаксиального кабеля и витой пары на высоких частотах, в частности – 10МГц. 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

[1] Максимычев А.В., Физические методы исследования. Конспект лекций/ Раздел 2/Сигналы в длинных линиях  - 42с.

[2] //habrahabr.ru/post/101598

[3]Демидчик В. И. / Согласование в линиях передачи/Лабораторная работа №3 – 11с.

[4]Джонсон, Говард В., Грэхем, Мартин/ Конструирование высокоскростных цифровых устройств : начальный курс черной магии. : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс» ,2006. – 624с.

[5] Line Driving and System Design/ Nationnal Semiconductor Application Note 991 – april 1995 – 46c.

[6] Stanley Hronic/ Effective use of line termination in high speed logic/cjnference paper cp-23 – Integerated device technology, Inc. – 8c.

[7] Алешин А.В., Кечие Л.Н., Тумковский  С.Р., Шевчук А.А./Расчет помех отражения  в линиях связи выстродействующих  цифровых устройств/40 лет МИЭМ, 2005. - 85с.