DE2705629C3

DE2705629C3 - Anordnung zur Verminderung von Störungen durch Nahnebensprechen auf mehradrigen, über mindestens zwei vielpolige Steckverbinder geführten Leitungsbündeln zur Impulsübertragung

Info

Publication number: DE2705629C3
Application number: DE19772705629
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.-Ing. 8190 Weidach Braeckelmann; Peter 8000 Muenchen Sehrig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-02-10
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1979-07-26
Also published as: DE2705629A1; DE2705629B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die elektrischen Schaltungen von Anlagen der Datenverarbeitungs- oder Steuerungstechnik werden derzeit vorwiegend auf Flachbaugruppen aufgebaut, die Teilschaltungen aufnehmen und sowohl mechanisch als auch schaltungsmäßig zu größeren Einheiten zusammengefaßt werden. Vor allem aus Gründen der leichteren Prüfung und Wartung werden die Flachbaugruppen steckbar ausgeführt. Die zu diesem Zweck benötigten Steckverbinder sollen zur Erzielung einer hchen Packungsdichte möglichst viele Pole besitzen und trotzdem räumlich klein sein. Da diese Forderungen neben einer hohen Zuverlässigkeit bei der Konstruktion von Steckverbindern im Vordergrund stehen, ist es zumeist nicht möglich, die den Steckverbindern zuzurechnenden, d. h. im wesentlichen innerhalb dieser verlaufenden Leitungsabschnitte so auszubilden, daß ihr Wellenwiderstand mit dem Wellenwiderstand der übrigen Leitungen übereinstimmt. Insbesondere lassen sich auch die einzelnen Pole nicht oder nur in geringem Umfang gegenseitig abschirmen. Die Folgen sind nicht nur Reflexionen an den so entstandenen Stoßstellen, sondern auch verstärkte Kopplungen zwischen benachbarten Leitungen.

Bei der Übertragung von Impulsen, die hier allein in Betracht gezogen werden, sind auch die durch die Kopplungen entstandenen Nebensprechstörungen impulsförmig, wobei wegen der kurzen elektrischen Weglänge der in den Steckverbindern verlaufenden Leitungsabschnitte die Dauer der Störimpulse etwa gleich der Anstiegszeit der zu übertragenden Impulse ist.

Die Amplituden der Störimpulse werden bekanntlich durch einen kapazitiven und einen induktiven Anteil bestimmt. Je nach dem Ort, an dem sich die Störimpulse auswirken, werden Amplituden festgestellt. Dabei ergibt sich, daß an dem Ende der beiden betrachteten Übertragungsleitungen, an dem die die Störung verursachenden Impulse ausgesandt werden, die Amplitude der induzierten Störimpulse gleich der Summe aus dem kapazitiven und dem induktiven Anteil ist (Nahnebensprechen), die Amplitude am fernen Ende hingegen aus der Differenz dieser Anteile besteht (Fernnebensprechen). Sind der kapazitive und der

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^br> induktive Anteil an den Amplituden der Störimpulse gleichphasig, was bei wellenwiderstandsrichtig abgeschlossenen Übertragungsleitungen trotz der durch die Steckverbinder verursachten Störstellen mit ausreichender Näherung gilt, dann sind die algebraischen Summen bzw. Differenzen maßgebend. Das bedeutet aber, daß vorwiegend die durch das Nahnebenspreciien hervorgerufenen Störimpulse von Bedeutung sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Amplituden von auf mehradrigen, über mindestens zwei vielpolige Steckverbinder geführten Übertragungsleitungen entstehenden Störimpulsen wenigstens so weit zu verringern, daß keine schädlichen Auswirkungen mehr entstehen können.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der im kennzeichnenden Teii des Patentanspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 ein elektrisches Ersatzschaltbild zur Darstellung der für die Entstehung der Störimpulse maßgeblichen Größen.

F i g. 2 zwei über eine Leiterplatte elektrisch verbundene Flachbaugruppen und

F i g. 3 eine Leiterplatte mit Umwegleitungen.

In F i g. 1 sind zwei nebeneinanderliegende Übertragungsleitungen (Adern) mit den beidseitigen Anpassungs- bzw. Leitungsabschlußwiderständen R und den für das Entstehen der Störimpulse maßgeblichen Einflußgrößen dargestellt. Für beide Übertragungsleitungen ist eine gemeinsame, geerdete, Widerstands- und induktivitätsfreie Rückleitung angenommen. Die Koppelkapazität C und die durch die Kopplung der beiden Induktivitäten L1 und L 2 bewirkte Gegeninduktivität M sollen allerdings nur für die durch einen Steckverbinder gebildeten Leitungsabschnitte gelten. Ein Sender S speist auf die eine Übertragungsleitung Impulse mit der Spannungsamplitude U ein, die einen impulsförmigen Strom /1 auf der Leitung erzeugen. Nimmt man der Einfachheit halber an, daß die zweite Übertragungsleitung auf Ruhepotential liegt, dann nimmt die Spannung zwischen den beiden Leitungen den Wert U an. Für den kapazitiven und induktiven Störspannungsanteil ergibt sich damit

Uc= V₂ RCdU/dt, U_M= V₂ Md/l/df.

Wieschon erwähnt wurde, summieren sich beim Nahnebensprechen die beiden Anteile.

Die F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt einer im allgemeinen ausgedehnten Leiterplatte 1 mit zwei steckbaren Flachbaugruppen 2 und 3. Zwischen den beiden Flachbaugruppen sollten Signalverbindungen in beiden Richtungen bestehen, die über die Steckverbinder 4 und 5 und über in der Darstellung nicht sichtbare Leiterbahnen auf der Leiterplatte 1 verlaufen. Durch die Hintereinanderschaltung der beiden Steckverbinder 4 und 5 kann bei sehr kurzen Verbindungsleitungen zwischen den beiden Steckverbindern der Fall eintreten, daß sich die beiden einzelnen Störimpulse überlagern. Der Summenimpuls kann dann eine Spitzenamplitude erhalten, die die Amplituden der Einzelimpulse wesentlich übersteigt. Durch die gemäß der Erfindung gegebene Vorschrift wird diese Amplitudenüberhöhung vermieden. Eine solche Amplitudenüberhöhung tritt nämlich dann nicht ein, wenn der später eintreffende Impuls gerade erst in dem Zeitpunkt beginnt, in dem der vorauslaufende Impuls seine maximale Amplitude

erreicht oder überschritten hat Gegebenenfalls müssen die Verbindungsleitungen zwischen den beiden Steckverbindern 4 und 5 über das aus konstruktiven Gründen notwendige Maß hinaus verlängert werden. Ein Ausführungsbeispiel hierzu zeigt die F i g. 3. Hier sind die Anschlußpunkte auf einer Leiterplatte, die beispielsweise der Leiterplatte 1 in F i g. 2 entsprechen möge, durch kleine Kreise dargestellt Die durch eingezeichnete Kreuze besonders markierten Kreise a 4, b 4 und a % b 5 mögen Anschlußpunkte der Steckverbinder 4 und 5 nach F i g. 2 sein. Wie aus der F i g. 3 ersichtlich ist, sind die einander entsprechenden Anschlußpunkte a 4 und a 5 bzw. 64 und b5 nicht auf dem kürzesten Wege, sondern über Umwegleitungen miteinander verbunden. Für die Abschätzung der notwendigen Länge dieser Umwegleitungen können beispielsweise Werte für die Anstiegszeit der zu übertragenden Impulse von 0,5 bis 0,8 ns und für die Signallaufzeit auf den Verbindungsleitungen von 5 ns/m zugrundegelegt werden. Daraus ergibt sich eine Länge der Umwegleitungen von maximal 8 cm. Indessen können die Umwegleitungen sogar nach der unteren Grenze der Anstiegszeiten bemessen werden, da die Spitzenamplituden der durch Impulse mit größerer Anstiegszeit induzierten Störimpulse ohnehin niedriger sind, so daß auch eine geringfügige Überhöhung durch teilweise Oberlagerung dieser Impulse unschädlich ist

Die vorstehenden Ausführungen lassen sich unverändert auch auf Kabelverbindungen über Steckverbinder übertragen. Hierzu ist allerdings festzustellen, daß in vielen Fällen, in denen Kabel zur elektrischen Verbindung von räumlich abgesetzten Geräteteilen verwendet werden, die gemäß der Erfindung zu stellende Bedingung von vorne herein erfüllt ist

"J Häufig reicht die Anzahl der elektrischen Verbindungen, die über die Steckverbinder 4 und 5 zweier Flachbaugruppen nach F i g. 2 herstellbar sind, bei voller Ausnutzung des auf den Flachbaugruppen zur Verfügung stehenden Einbauplatzes nicht mehr aus. In

I^ solchen Fällen ist man dazu übergegangen, an den Rändern der Flachbaugruppen, die den mit den Steckverbindern 4 bzw. 5 versehenen Rändern gegenüberliegen, weitere Steckverbinder anzuordnen. Über diese weiteren Steckverbinder lassen sich dann mit Hilfe von Flachkabel oder geätzten Leiterbahnen auf biegsamen Folien zusätzliche elektrische Verbindungen herstellen. Je nach Entfernung der zu verbindenden Flachbaugruppen müssen diese zusätzlichen Verbindungen ebenfalls über das aus konstruktiven Gründen

: j vorgegebene minimale Maß hinaus verlängert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verminderung von Störungen durch Nahnebensprechen auf mehradrigen, über j mindestens zwei v'ielpoüge Steckverbinder geführten Leitungsbündeln zur Impulsübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Leitungen zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Steckverbindern so bemessen sind, daß die Signall- ι ο aufzeiten auf diesen Leitungen gleich oder größer sind als die halbe Anstiegszeit der zu übertragenden Impulse.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß awischen den Anschlußpunkten von in geringem Abstand auf einer Leiterplatte montierten Steckverbindern die durchgehenden ÜbertraguKgsstreckon angehören, zur Bemessung der Leitungslängen Umwegleitungen vorgesehen sind.

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