DE2310895C3

DE2310895C3 - Circuit arrangement for suppressing interference on the direct current supply serving strip conductors

Info

Publication number: DE2310895C3
Application number: DE19732310895
Authority: DE
Inventors: Gundolf Dipl.-Ing. 8000 München Milde
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-05
Filing date: 1973-03-05
Publication date: 1981-07-16
Also published as: DE2310895B2; DE2310895A1

Description

In dem älteren Haupipatent ist eine Schaltungsanordnung für eine Baugruppe zur Unterdrückung von Störungen beschrieben, welche durch Schaltvorgänge elektronischer Bauteile, die zu der Baugruppe zusammengefaßt sind, hervorgerufen werden, wobei die Oleichstromversorgung der Bauteile in der Baugruppe über parallele, in verschiedenen Ebenen liegende, als flächenförmige Hin- und Rückleiter dienende Bandleiter erfolgt, deren Abstand voneinander viel geringer ist als ihre Breite, und wobei die Bandleiter durch einen oder mehrere, über die Bandlei!erlänge verteilte Zusatzkondensatoren überbrückt sind, wodurch Tiefpässe erster Art, gebildet durch den einem beliebigen Bandleiterrandpunkt am nächsten liegenden Zusatzkondensator und dem zwischen diesem Zusatzkondensator und dem Bandleiterrandpunkt liegenden Abschnitt der Bandleiter, und, falls mehrere Zusatzkondensatoren vorhanden sind, Tiefpässe zweiter Art, gebildet durch jeweils zwei benachbarte Zusatzkondensatoren und dem zwischen diesen beiden Zusatzkondensatoren liegenden Abschnitt der Bandleiter, gebildet werden, wobei die endlich große Kapazität der ZusatzkondeDsatorenIn the older main patent, a circuit arrangement for an assembly for suppressing interference is described, which are caused by switching operations of electronic components that are combined to form the assembly, the direct current supply of the components in the assembly via parallel, lying in different planes, as planar There are strip conductors serving forward and return conductors, the distance from one another is much smaller than their width, and the strip conductors are bridged by one or more additional capacitors distributed over the length of the strip conductor, whereby low-pass filters of the first type, formed by the one closest to any strip conductor edge lying additional capacitor and the section of the ribbon conductor lying between this additional capacitor and the strip conductor edge point, and, if several additional capacitors are present, low-pass filters of the second type, each formed by two adjacent additional capacitors and the two between these two n additional capacitors lying section of the strip conductor, are formed, whereby the finitely large capacitance of the additional capacitors

ίο sowie der jeweilige Abstand der Randpunkte der Bandleiter bis zum nächstliegenden Zusatzkondensator sowie, falls mehrere Zusatzkondensatoren vorhanden sind, die Abstände von benachbarten Zusatzkondensatoren voneinander jeweils so klein sind, daß die Tiefpässe erster Art und, soweit vorhanden, die Tiefpässe zweiter Art jeweils eine größere Grenzfrequenz aufweisen als die höchste Frequenz jener störend energiereich erzeugten Frequenzkomponenten der Störspannungen auf den Bandleitern, die beim Schalten von an die Gleichstromversorgung angeschlossenen elektronischen Bauteilen in den Bandleitern erzeugt werden.ίο as well as the respective distance between the edge points of the Strip conductor to the nearest additional capacitor and, if several additional capacitors are available are, the distances between adjacent additional capacitors are so small that the Low-pass filters of the first type and, if available, the low-pass filters of the second type each have a larger cut-off frequency have as the highest frequency of those frequency components of the disturbing energy-rich Interference voltages on the strip conductors that are connected to the DC power supply when switching electronic components are generated in the strip conductors.

Dieser ältere Gegenstand löst die Aufgabe, bei Schaltvorgängen in Bauteilen, z. B. in Gattern, auftretende Störspannungen, die sich auf den Gleichstromversorgungs-Bandleitern ausbreiten und daher andere solche Bauteile stören können, möglichst zu unterdrükken. Genauer formuliert löst er die Aufgabe, bei Schaltvorgängen in Bauteilen, z. B. in Gattern, auftre-This older object solves the problem of switching operations in components such. B. in gates, occurring Interference voltages propagating on the DC power strip conductors and therefore others such components can interfere, suppress if possible. To put it more precisely, it solves the task at Switching operations in components, e.g. B. in gates, occur-

w tende Störspannungen, die sich auf den Gleichstrom versorgungs-Bandleitern ausbreiten könnten, auf einem neuen Weg zu unterdrücken, ohne daß gedämpfte Querkondensatoren sehr hoher Kapazität direkt an den Gleichstromversorgungseingängen der schaltenden Bauteile und/oder einer oder mehrere Querkondensatoren sehr hoher Kapazität zusammen mit einem an den Wellenwiderstand der Gleichstromversorgungs-Bandleiler angepaßten Längswiderstand im Bereich der Anschlüsse der Baugruppe zusätzlich vorgesehen sein müssen. Es müssen auch nicht läfcgs der Bandleiter solche Querkondensatoren sehr hoher Kapazität vorgesehen sein. Die Lösung soll jedoch gestatten, daß für besondere Fälle zusätzlich die beiden genannten, bekannten Maßnahmen vorgesehen werden können, wobei aber die dann vorzusehenden Querkondensatoren jeweils nur kleinere Kapazitäten aufzuweisen brauchen, als bei diesen bekannten Maßnahmen sonst notwendig wären. Außerdem sollen die Gleichstromversorgungs-Bandleiter gleichzeitig zumindest teilweiseApplicable interference voltages on the direct current supply strip conductors could spread, in a new way to suppress, without damped shunt capacitors very high capacitance directly to the DC supply inputs of the switching components and / or one or more cross capacitors very high capacitance along with an at the characteristic impedance of the DC power supply tape leaser adapted series resistance in the area of the connections of the assembly can also be provided have to. It is also not necessary for the strip conductor to have such shunt capacitors of very high capacitance be provided. However, the solution should allow that, for special cases, the two mentioned, known measures can be provided, but the shunt capacitors then to be provided only need to have smaller capacities than with these known measures would be necessary. In addition, the DC power supply strip conductors should at the same time at least partially

ίο zur Abschirmung zwischen verschiedenen Signalleitungsebenen dienen können. Dann werden also durch das Schalten des Bauteils praktisch keine Störspannungen mehr erzeugt bzw. die vom schaltenden Bauteil erzeugten Störspannungen sind so klein, daß sie andere ίο can be used for shielding between different signal line levels. Then practically no interference voltages are generated by the switching of the component or the interference voltages generated by the switching component are so small that they are different

v, elektrische Bauteile, welche ebenfalls über die Gleichsiromversorgungs-Bandleiter an die Gleichstromversorgung angeschlossen sind, im allgemeinen auch dann nicht mehr stören, wenn die bekannten Abhilfemaßnahmen, nämlich bestimmte Querkondensatoren sehr hoher Kapazität zur Beseitigung solcher Störspannungen anzubringen, nicht vorgesehen sind.v, electrical components, which are also via the DC power supply strip conductor are connected to the DC power supply, generally no longer cause problems even if the known remedial measures namely certain shunt capacitors of very high capacitance to eliminate such interference voltages are not intended to be attached.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Weiterbildung dieses älteren Gegenstandes dar, welcher noch besser die Aufgabe zu lösen vermag, bei Schaltvorgängen inThe present invention represents a further development of this older subject, which is even better able to solve the problem when switching operations in

ίί Bauteilen, z. B. in Gattern, auftretende Störspannungen, die sich auf den Gleichstromvcrsorgungs-Bandleitern ausbreiten können, zu unterdrücken, damit andere angeschlossene Bauteile nicht von den Störspanmingenίί components, e.g. B. in gates, occurring interference voltages, that can propagate on the DC power supply strip conductors to suppress so that others connected components are not affected by the interference

gestört werden.be disturbed.

Die vorliegende Erfindung geht also vom genannten älteren Gegenstand nach dem Patent 22 46 611 aus. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannte Maßnahme gelöst.The present invention is based on the aforementioned older subject matter according to patent 22 46 611. the The object of the invention is achieved by the measure mentioned in the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung wird anhand der F i g, I näher erläutert, die bereits als Fig, I im Hauptpatent enthalten und dort auch beschrieben ist.The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1, which are already contained in the main patent as FIGS is also described.

Die erfindungsgemäße Maßnahme besteht also darin, daß der Gleichstrom am Gleichstromversorgungseingang des schaltbaren Bauteils 16, z. B. ein Gatter oder ein Flipflop, weitgehend unabhängig vom Dauer-Schaltzustand dieses Bauteils ist, VgL auch F i g. 2. Hierdurch treten auf den Gleichstromversorgungsleitungen 3, 4 der Baugruppe während des Schaltens des Bauteils 16 keine wesentlichen Belastungsänderungen auf. Die durch solche Belastungsänderungen bewirkten Störungen, welche besonders bei sehr raschen Obergängen von einem Schaltzustand in den anderen Schaltzustand der Baugruppe unangenehm sind, vgl. das Hauptpatent, werden hier also besonders stark vermieden, da der Glcichsiromverbrauch in jedem Schaltzustand weitgehend gleich groß ist, so daß ein sicherer Betrico aller auf der Baugruppe angebrachten Bauteile 16 auch bei sehr hohen Schaltfrequenzen bzw. sehr raschen Obergängen zwischen den verschiedenen Schaltzuständen der Bauteile besonders weitgehend gesichert ist Bei der Erfindung ist also der statische Gleichstromversorgungs-Eingangswiderstand des oder der schaltbaren Bauteile 16 weitgehend unabhängig vom Schaltzustand.The measure according to the invention consists in that the direct current at the direct current supply input of the switchable component 16, e.g. B. a gate or a flip-flop, largely independent of the permanent switching state this component is, VgL also F i g. 2. As a result, step on the DC power supply lines 3, 4 of the assembly during the switching of the component 16 on no significant changes in load. the disturbances caused by such changes in load, which are particularly evident in the case of very rapid transitions from one switching state to the other switching state of the assembly are unpleasant, see the main patent, are therefore particularly strongly avoided here, since the direct current consumption is largely in every switching state is the same size, so that a safe Betrico all on Components 16 attached to the assembly even at very high switching frequencies or very rapid transitions is particularly largely secured between the different switching states of the components So invention is the static DC supply input resistance of the switchable component or components 16 largely independent of the switching state.

Solche Bauteile, deren Gleichstromversorgungseingang einen Schaltzustand unabhängig vom Eingangswiderstand aufweisen, sind für sich in großer Zahl bereits bekannt, vgl. z.B. DAS 1196241, sowie »Elektronische Rechenanlagen« 1 (1959) Heft I, S. 20 bis 22, insbesondere Bild 4, sowie die Current-modeswitches-Bauteile in der umfangreichen Druckschrift Walston/Miller »Transistor circuit design« (Texas Instr. Inc.) 1963, S. 398—406. Neuerdings sind außerdem sog. C-MOS-Bauleile bekannt geworden, z. B. COS-MOS-Bauteüe, welche ebenfalls unabhängig von ihrem Schaltzustand praktisch stets den gleichen — nämlich sozusagen überhaupt keinen — Gleichstrom in jedem Schaltzustand aufnehmen, vgl. z. B. Proc IEE, 55 (1967), S. 1121-1122; ferner Elektronik 1971, Heft 4, S. 111 -1 (6 und RCA, A, Application Note ICAN 5593 vom Dezember 1967.Such components whose DC power supply input has a switching state independent of the input resistance are already known in large numbers, see e.g. DAS 1196241, as well as "Electronic Computing Systems" 1 (1959) Volume I, p. 20 to 22, especially Fig. 4, as well as the current mode switches components in the extensive publication Walston / Miller "Transistor circuit design" (Texas Instr. Inc.) 1963, pp. 398-406. Lately are also so-called. C-MOS components become known, z. B. COS-MOS parts, which also practically always the same regardless of their switching status - namely so to speak no at all - absorb direct current in every switching state, cf. B. Proc IEE, 55 (1967), Pp. 1121-1122; also electronics 1971, issue 4, P. 111-1 (6 and RCA, A, Application Note ICAN 5593 dated December 1967.

Wenn alle Bauteile der Baugruppe erfindungsgemäQ ausgebildet sind, ist die Störsicherheit der Baugruppen besonders groß.If all components of the assembly are designed according to the invention, the interference immunity of the assemblies is extraordinary big.

Besonders vorteilhaft ist, wenn zusätzlich der Eingangswiderstand der betreffenden Bauteile 16It is particularly advantageous if the input resistance of the relevant components 16

id möglichst groß ist im Vergleich zum Wellenwiderstand der Gleichstromversorgungsleitungen 3,4 der Baugruppe, weil die Verlustleistungen sinken, aber vor allem auch weil dann geringfügige Änderungen des vom betreffenden Bauteil in den verschiedenen Schaltzustän-id is as large as possible compared to the characteristic impedance of the DC power supply lines 3, 4 of the assembly, because the power losses decrease, but above all because then there are minor changes in the from relevant component in the various switching states

ii den benötigten Gleichstroms zu geringfügig sind, als daß diese Änderungen größere Störungen auf den Gleichstromversorgungsleitungen der Baugruppe erzeugen können. Insbesondere die bereits genannten C-MOS-Bauteile eignen sich für diese weiterbildenden Maßnahmen.ii the required direct current is too small than that these changes create major disturbances on the DC power supply lines of the assembly can. In particular, the aforementioned C-MOS components are suitable for these advanced training Measures.

Soweit während des Schaltvorjanges trotz der erfindungsgemäßen Maßnahme noch vorübergehende, störend starke, z. B. nach Art von Fig.3 ausgebildete Spitzen dem Gleichstrom am Gleichstromversorgungseingang des Bauteils 16 überlagert sind, insbesondere wegen Umladung von Leitungskapazitäten — bei C-MOS-Bauteilen ist der Schaltvorgang selber übrigens im allgemeinen der einzige Zeitpunkt, an dem die Gleichstromleistung noch beachtliche Größe aufweisenSo much during the switching process despite the measure according to the invention still temporary, disturbing strong, z. B. trained in the manner of Fig.3 Peaks are superimposed on the direct current at the direct current supply input of the component 16, in particular due to reloading of line capacities - with C-MOS components, the switching process is itself, by the way generally the only point in time when the DC power is still significant

jo kann, wohingegen diese Bauteile sonst praktisch überhaupt keine Gleichstromversorgungsleistung mehr aufnehmen — kann notfalls eine geringe Kapazität am Eingang dieses Bauteils 16 zusätzlich vorgesehen werden, welche die beim Schalten am Gleichstromversorgungseingang auftretenden Potentialsprünge praktisch am Ort ihrer Entstehung zumindest weitgehend unterdrücken. Hierzu eignen sich Querkondensaloren sehr kleiner Kapazität, z.B. 10 oder 100 pF, die nur einen sehr geringen Raumbedarf haben, jedenfalls dann ist nicht nur der statische, sondern auch der dynamische Eingangswiderstand der Bauteilgleichstromversorgung weitgehend unabhängig vom Schaltzustand.jo can, whereas these components otherwise practically no longer have any DC power supply - can, if necessary, additionally provide a small capacity at the entrance of this component 16 which the potential jumps occurring when switching at the DC power supply input are practical at least largely suppress at the place of their origin. Cross condensers are suitable for this very small capacitance, e.g. 10 or 100 pF, which only Have a very small space requirement, at least then not only the static, but also the dynamic Input resistance of the component DC power supply largely independent of the switching status.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for a module for suppressing interference caused by switching operations of electronic components that are combined to form the assembly the DC power supply to the components in the assembly via parallel, in strip conductors lying on different levels and serving as flat outward and return conductors are carried out, whose distance from one another is much less than their width, and wherein the strip conductor by one or several additional capacitors distributed over the length of the strip conductor are bridged, creating low-pass filters of the first type, formed by the additional capacitor located closest to any strip conductor edge point and the one between this additional capacitor and the edge of the strip conductor Section of the strip conductor and, if there are several additional capacitors, the second low-pass filter Kind, formed by two neighboring ones Additional capacitors and the section lying between these two additional capacitors the strip conductor, with the finite capacity of the additional capacitors as well the respective distance from the edge points of the strip conductor to the nearest additional capacitor and, if there are several additional capacitors, the distances between adjacent additional capacitors are so small from each other that the low pass of the first type and, if available, the low-pass filters of the second type each have a higher cut-off frequency than c) W highest frequency those frequency components of the interference voltages generated with a high energy content a; * f the strip conductors, when switching electronic components connected to the DC power supply in the strip conductors are generated according to patent 2246611, characterized in that the switchable electronic component (16) used has an internal resistance of the direct current supply input in operation is largely independent of the respective switching state of this component (16).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the DC power supply input internal resistance of the concerned, z. B. manufactured in C-MOS technology component (16) very high compared to the wave resistance of the additional capacitor (7) or the additional capacitors (7) having strip conductor (3, 4).