DE1574600A1

DE1574600A1 - Verfahren zum Daempfen elektrischer Stoersignale,die in Datenuebertragungsleitungen eingekoppelt werden

Info

Publication number: DE1574600A1
Application number: DE19681574600
Authority: DE
Inventors: Curran John Ernest; O'donnell John Francis
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1967-03-03
Filing date: 1968-02-29
Publication date: 1971-09-02
Also published as: CH466393A; FR1553392A; NL6802840A; ES351105A1; BE710024A; US3516026A

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maichinen Geeelkckaft mbH

Böblingen, 21. Februar 1968 ne-he

Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen d. Anmelderin:

Docket EN 9-67-038

Verfahren zum Dämpfen elektrischer Störsignale, die in Datenübertragungsleitungen eingekoppelt werden.

In Datenverarbeitungsanlagen bilden Hochfrequenzstörungen, die durch Einstrahlung oder Verschiebung des Grundpotentials entstehen, eine häufige Ursache für das Versagen der Anlagen. Besonders kritisch

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sind solche Störungen, wenn der Frequenzbereich der Störströme sich mit dem Bereich der Impulsfolgefrequenz innerhalb der Datenverarbeitungsanlagen überschneidet. Störströme sind dabei als Ströme definiert, die auf anderen Wegen flies sen, als sie durch ein Schaltbild des betrachteten Systems festgelegt sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, durch das solehe Störströme wirksam unterdrückt werden. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Bereiche maximaler und minimaler Kopplung zwischen den Datenübertragungsleitungen und dem Gehäuse der Datenverarbeitungsanlage festgestellt werden und an den Stellen minimaler Kopplung die Datenübertragungsleitungen von einem Dämpfungsglied umschlossen werden, das aus einem Material mit hoher Permeabilität besteht.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teiles einer Datenverarbeitungsanlage mit Dämpfungs gliedern, welche die Übertragungsleitung umgeben;

en 9 -67 -o w 10 9 8 3 6/1032 ^BAD

Fig. 2 * das Ersatzschaltbild einer zweiadrigen Ueber-

tragungsleitung, die über einen dritten Strompfad, der durch das Gehäuse des Verarbeitunge-

gerätes gebildet wird, gestbrt ist; J^£

Fig. 3a und 3b denkbare Aus ftthrungs formen von angrenzenden Fig. 4a und 4b zwei mit verschieden groseen Oeffnungen

versehene rechteckige Dämpfungsglieder;

Fig. 5a einen Querschnitt durch ein in Fig. 4b darge

stelltes und durch eine Spannvorrichtung zusammengehaltenes Dämpfungsglied; und

Fig. 5b _a einen Querschnitt durch ein Dämpfungsglied

mit verschiedenartigen Oeffnungen.,

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Hauptgehäuses einer Datenverarbeitungsanlage, in der ein Dämpfungsglied die Leitungen

t. und t umgibt, die einen Dateneingang 2 mit einem Empfänger 6 * Z . ·

verbinden. Der Dateneingang Z ist über eine Leitung 10 am Erdung*- punkt GR mit dem Chassis 7 verbunden.

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BAD OFUGiNAIf

Die Ersatzschaltung in Fig. 2 zeigt die elektrischen Verhältnisse der in Fig. 1 dargestellten Anordnung. Der Signalgenerator e in Fig. 2 entspricht dem Dateneingang aus Fig. 1. An ihn sind die Leitungen t. und X angeschlossen, welche durch ein Dämpfungs.-glied 1 laufen und über einen Lastwiderstand Z miteinander verbunden sind. An einem Ende des Lastwideretandes liegt ein gemeinsame Gleichstrompunkt DC, an welchem auch andere, nicht dargestellte Schaltungen angeschlossen sind. Dieser Gleichstrompunkt sei derjenige Punkt der Schaltung, an dem die grösste Streukapazität zwischen einem betrachteten Stromkreis und einem Punkt im Chassis 7 auftritt. Dies wird durch die gestrichelte Darstellung eines Kondensators 11 angedeutet. Dieser Kondensator bestimmt den Weg der Störströme, ungeachtet dee Ur sprung s punkte β der elektrischen Störspannungen.

Eine elektrische Störung durch Einstrahlung oder Verschiebung der Grundspannung führt einen hochfrequenten Störstrom im Chassis 7 in dem Bereich ein+, der schematisch durch den Störgenerator e dargestellt ist. Das Chassis 7 wirkt als Leiter, in dem ein Störstrom I zum Erdungspunkt GR, über die Leitungen 10, t. und t und über die Streukapazität 11 flieset und schliesslich zum Punkt 12 im Chassis zurückkehrt. Der Störstrom I teilt sich in eine Komponente I ,,

η nl

die über die Leitung t. flieset, und eine Komponente I , die über

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-D-

die Leitung t flies st. . Da diese beiden Störstromkomponenten in derselben Richtung durch das Dämpfungsglied 1 laufen, ergibt sich eine Dämpfung durch Transformatorwirkung, in der Kernmateriaiverluste eine rückwirkende Impedanz entwickeln fnit von der Störfrequenz abhängigen Widerstands- Induktivitäts- und Kapazitätsanteilen. Auf den.Leitungen t und t werden die normalen, durch

Datensignale hervorgerufenen Ströme durch das Dämpfungsglied / nicht beeinflusst, da der Datensignalstrom im Dämpfungsglied in entgegengesetzter Richtung flieset, wodurch eich die Signalstromeffekte gegenseitig aufheben.

Längs den Leitungen t. und t gibt es noch andere Stellen, an denen Kopplungen als Reaktion auf elektrische Störungen auftreten können, beispielsweise p. und ρ , die in anderen als den durch den Stör,-generator e gekennzeichneten Bereichen auftreten. Empirisch

η '

wurde gefunden, dass'ein Bereich minimaler Kopplung eich längs ¹^"

des Weges ρ und Z erstreckt. In diesem Bereich ist das Dämpf-ZL

ungsglied um die beiden Uebertragungsleitungen gefügt, und zwar so weit wie möglich in die Nähe der Empfänger 6. Eine Anordnung des Dämpfungsgliedes im Bereich zwischen ρ und ρ beispielsweise könnte die Störungen nicht dämpfen, die über den geschlossenen Kreis ρ laufen. Daraus ergibt sich, dass der Bereichder Mindestkopplung der optimale Bereich ist, in welchem das Dämpfungsglied anzuordnen ist.

BAD ORIGINAL

Es wurde festgestellt, dass zwischen den verschiedenen Kabeln und dem Chassis 7 eine Streukapazität von etwa 100 pF liegt, wogegeh die Streukapazität zwischen dem gemeinsamen Gleichstrompunkt und dem Chassis in der Grössenordnüng von 1000 pF * liegt. Es hat sich gezeigt, dass durch ein in der beschriebenen Art verwendetes Dämpfungsglied eine Dämpfung der Störströme etwa um den Faktor 10 erreicht wird. Die Störströme haben im allgemeinen eine Grosse von 3 Milliampere, bei Frequenzen von

einigen MHz können lie jedoch bis auf ein Ampere ansteigen, Wenn sich in einem Kabel mehrere Leitungen befinden, die an verschiedene Einheiten angeschlossen sind, lassen sich Uebersprecheffekte und Störungen auf ein Minimum reduzieren, wenn die an eine Einheit angeschlossenen Leitungen jeweils separat geführt werden und Dämpfungsglieder auf die so isolierten Leitungen in möglichst grosser Nähe der Einheiten angeordnet werden.

Obwohl eine kompakte Ausführung des Dämpfungsgliedes optimale elektrische Merkmale aufweist, ist eine getrennte Ausführung wegen der leichteren Montage besser geeignet und praktischer, auch wenn dadurch die elektrischen Eigenschaften etwas verschlechtert werden. Bei der in den Figuren 3a und 3b gezeigten Anordnung wurden Kabel von ungefähr 7,5 cm Durchmesser verwendet.

^BAD

Die Figuren 4a und 4b zeigen getrennte Auführungen mit rechtwinkligen Oeffnungen, wobei die Anordnung in Fig. 4a ein Minimum von zwei Uebertragungsleitungen enthält, während die Anordnung in Fig. 4b sechs flache Kabel enthält, von denen jedes aus acht Leitungen besteht.

Als Beispiel für die Grosse möge die Anordnung der Fig. 4b mit den Abmessungen 2,5 χ 5,1 χ 6,3 cm dienen, wobei die rechteckige Oeffnung RO Abmessungen von ungefähr 7,6x6,3 mm hat. Die Abmessungen der zweiteiligen Dämpfungeglieder sind von der - - ,. Funktion her gesehen unkritisch.

In einer in Fig. 5a dargestellten Anordnung werden die beiden Ferritteile 12a und 12b durch eine Spannvorrichtung gegeneinander arretiert. Hierzu kann jede geeignete Vorrichtung verwendet werden, die eine zuverlässige Verbindung aufrechterhält und an den Passflächen ms der beiden Teile einen gleichmäseigen und konstanten Druck auf die beiden Teile ausübt, so dass ein minimaler Luftspalt gewährleistet ist. Die Passflächen ms haben eine möglichst ebene und glatte Oberfläche, um eine gute Passung sicherzustellen.

In einem speziellen Aueführungsbeispiel wurde für ein Dämpfungsglied ein Ferritmaterial mit einer Anfang β permeabilität yu von

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— O —

mindestens lOOO gewählt, mit einem Toleranzfaktor von ί 25% bei 25 C, eine Flussdichte von 4200 Gauss bei einem Toleranzfaktor von * 10% bei einer magnetischen Feldstärke von 10 Oersted bei 16 kHz und einer Temperatur von 25 C sowie-einer Min'destinduktivität von 220 Milli-Henry bei 5 Wicklungen und 1 kHz. Ausser Ferritmaterialien lassen sich auch andere, mit stärkeren Verlusten behaftete Materialien verwenden.

Ein Anwendungebeispiel der beschriebenen Anordnung ist die Ausschaltung von Hochfrequenz-Störungen, die an Festwertspeichern innerhalb elektronischer Rechenanlagen auftreten. Festwertspeicher, besonders solche mit kapazitiven Speicherelementen, sind äusserst anfällig gegen Kapazitätsänderungen, die hauptsächlich auf die Anwesenheit solcher Störströme zurückzuführen sind. Die Adressierung bestimmter kapazitiver Elemente in diesen Speichern wird durch entsprechende Wahl sogenannter Bit- und Adresskabel erreicht, die in den Speicher laufen. Der Eintritt dieser Betriebsetröme über diese Bit- und Adresskabel erzeugt einen Betriebsstrom, der auareicht, um eine falsche Wahl des kapazitiven Elementes zu erreichen, woraus sich fehlerhafte Rechenoperationen ergeben können. Die Anordnung eines Dämpfungsgliedes um die betreffenden Leitungen, und zwar möglichst dicht am Speicher, führt zu einer Reduzierung der störenden Effekte.

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ZN 9-67-033 . .

_ ₉_

Es wurde gefunden, dass in Extremfällen die Anordnung eines weiteren Dämpfungsgliedes am von einer Anlage abgewandten Ende eines Kabele zusätzlich zu einem Dämpfungsglied am Eingang der Anlage eine weitere Verbesserung der Störunterdrückung ergab. ' ' ' .

BAD ORIGINAL

Claims

-ιο 574"80O PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Dämpfen elektrischer Störsignale, die in Datenübertragungsleitungen eingekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche maximaler und minimaler Kopplung zwischen den Datenübertra gungsleitungen (t , t , 5; Fig. 1) und dem Gehäuse (7) der Datenverarbeitungsanlage festgestellt werden und an den Stellen minimaler Kopplung die Datenübertragungsleitungen von einem Dämpfungsglied (l, 4) umschlossen werden, das aus einem Material mit hoher Permeabilität besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungsleitungen vor dem Einbau des Dämpfungsgliedes isoliert werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiges Dämpfungsglied (Fig. 3a und 3b) verwendet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein quaderförmiges Dämpfungsglied (Fig. 4a, 5a, 5b) verwendet wird, das mit mindestens einer zentralen Durchführung versehen ist.

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5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungeglied verwendet wird, das aus zwei durch eine parallel zur Durchführungsöffnung verlaufende Schnittebene (ms) voneinander getrennte Hälften (12a, 12) besteht.

6« Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungsglied verwendet wird, dessen beide Hälften durch eine Spannvorrichtung (Fig. 5a) zusammengefügt sind.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungsglied aus einem Ferritmateiisl verwendet wird.

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