Наносекундные помехи
Этот тип помех является причиной большинства сбоев. При всем своем разнообразии, наносекундные помехи обладают некоторыми общими свойствами:
- Одиночная НП - это почти дельта-функция, у нее черезвычайно широкий спектр, до гигагерц
- НП имеет ничтожную энергию, в отличие от МП она как правило не "выжигает" радиоэлектронные устройства, а вызывает обратимый сбой
- Сбоить могут только устройства, обладающие памятью, такие как микропроцессоры, счетчики, и пр. Для чисто комбинационных цифровых схем понятие "сбой" теряет смысл, т.к. они автоматически возвращаются в нужное состояние по окончании НП. Заметим, что аналоговые схемы тоже могут обладать "памятью" в виде емкостей или индуктивностей.
Чтобы лучше представить себе этот тип помех, полезно обратиться к стандарту МЭК 61000-4-4 (ГОСТ Р 51317.4.4-99). В нем сказано, что EFT помехи должны имитироваться пачками треугольных импульсов. Длительность переднего фронта у каждого импульса 5 нс, длительность импульса 50 нс на уровне 50%. Внутреннее сопротивление генератора импульсов 50 Ом, генератор должен быть заземлен.
Амплитуда НП-импульсов зависит от того, к какому классу по помехоустойчивости должно относиться испытуемое устройство, а также от того, куда подаются импульсы при испытании, см. табл 1. Возможны испытания и более жесткие, чем указанные в таблице, если это требуется по условиям эксплуатации прибора. Однако в подавляющем большинстве случаев перечисленных в таблице степеней жесткости достаточно. Самые легкие испытания применяются к бытовой технике, самые жесткие - к промышленным и бортовым устройствам.
Таблица 1. Амплитуды НП импульсов
| Степень жесткости испытаний |
Электропитание, заземление | Сигналы ввода / вывода | ||
| Амплитуда импульсов, кВ | Частота повторения, кГц | Амплитуда импульсов, кВ | Частота повторения, кГц | |
| 1 | 0.5 | 5 | 0.25 | 5 |
| 2 | 1 | 5 | 0.5 | 5 |
| 3 | 2 | 5 | 1 | 5 |
| 4 | 4 | 2.5 | 2 | 5 |
В линии питания и заземления тестовые НП импульсы инжектируются непосредственно, без развязки.
С учетом достаточно низкого сопротивления генератора сигналов, величины импульсных токов, протекающих в цепях земли, могут достигать огромных величин. Импульсные токи НП, протекающие по земляным цепям устройства, создают заметные падения напряжений между различными земляными точками, это может вызвать сбой.
В сигнальные цепи тестовые НП импульсы инжектируются через "емкостные клещи", куда по очереди закладываются все провода, приходящие к устройству. Емкость связи невелика, единицы пикофарад, но для НП импульсов даже сравнительно малые емкости не являются серьезным препятствием, настолько широк их спектр. НП, приходящая в устройство с сигнальных цепей, рано или поздно или поздно попадает на землю устройства и далее проходит теми же путями, как и НП, инжектированная в цепь заземления. Поскольку, согласно стандарту, амплитуда сигнальной НП вдвое меньше чем земляной, попавшая на землю сигнальная НП в дальнейшем уже не может вызвать эффекта худшего, чем земляная НП. Однако до того как сигнальная НП попадет на землю, она может вызвать сбой непосредственно в цепях, связанных с данным сигналом.
Стандарт оговаривает, что испытуемое устройство должно находиться на изолирующей подставке на расстоянии 100 мм от сплошной заземленной поверхности. Это немаловажное требование, т.к. между устройством и землей образуется емкостная связь, иногда одного этого достаточно для сбоя.
Фиг.1
На фиг.1 условно показано некое устройство, состоящее из узлов 1...4. Узлы 1 и 2 не подключены ко внешним цепям, но они могут сбиваться из-за "перекосов" внутренней земли, вызванными прохождением тока помехи Ignd (на фиг. 1 показана помеха, инжектируемая в линию заземления). Узлы 3 и 4 подключены к внешним устройствам, поэтому, помимо сбоев из-за "перекосов" земли, дополнительно они подверженны сбоям из-за помеховых токов I1 и I2, проходящих через их терминалы.
Два типа проверок, оговоренных стандартом (со стороны земли и со стороны сигналов), взаимодополняют друг друга.
Оговоренные стандартом проверки, а также фиг.1, позволяют выделить три составляющих помехоустойчивости устройства к НП, рассматриваемые далее более подробно:
- Внутренняя земля устройства
- Барьеры
- Емкостные связи
