Рхх принцип работы: Регулятор холостого хода: назначение и ремонт РХХ

Регулятор холостого хода (РХХ) ВАЗ

Регулятор холостого хода обеспечивает равное число оборотов двигателя на холостом ходу с минимальной нагрузкой на двигатель и самым оптимальным расходом топлива. Помимо этого правильно выставленный холостой ход продлевает срок службы двигателя.

РХХ устанавливается с левой стороны в дроссельном блоке и включает в себя три важных элемента:

1. Шаговый электрический двигатель.

2. Пружина.

3. Шток с конусообразной иглой на самом конце.

Принцип работы РХХ

Принцип действия регулятора холостого хода заключается в том, чтобы при определенных случаях открывать или закрывать клапан, положение которого абсолютно не зависит от дроссельной заслонки.

При вращении коленчатого вала, датчик положение вала принимает информацию об его угловом расположении и передает информацию на регулятор холостого хода. Регулятор, в свою очередь, путем арифметических вычислений решает открыть или закрыть клапан и передает нужное действие на исполнительный орган, который открывает или закрывает клапан, в зависимости от числа оборотов коленчатого вала. Исполнительный орган представляет собой шаговый двигатель, который выдвигает или задвигает шток со специальной иглой.

Видео — Обзор регуляторов холостого хода ВАЗ

Неисправности регулятора холостого хода

• неустойчивая работа двигателя или неравномерные обороты коленчатого вала ;
• двигатель часто глохнет на холостом ходу;
• после прогрева двигателя обороты повышаются или понижаются;
• затруднен запуск двигателя, даже при нажатой педали газа;
• снижение оборотов коленчатого вала при использовании фар, стеклоочистителей и прочих электрических потребителей;

Следует отметить, что данные признаки могут указывать не только на неисправный регулятор холостого хода, но и другие элементы автомобиля: бензонасос, свечи зажигания или топливный фильтр. Кроме того, влияние на работу двигателя в пределах этих симптомов может указывать и на неисправность катушки зажигания. Поэтому, прежде чем менять РХХ, проверьте все вышеперечисленные узлы.

Замена регулятора холостого хода ВАЗ

После обнаружения вышеперечисленных симптомов и проверки остальных узлов, можно смело приступать к замене РХХ. Данная процедура несложная и может выполняться в пределах гаража со стандартным набором инструментов.

Порядок действий

1. В первую очередь, отсоедините минусовую клемму аккумулятора. Рекомендуется делать это всегда, когда работа связана с заменой или ремонтом электрической части автомобиля. Эта мера безопасности позволит избежать случайных коротких замыканий и порчи электроприборов.

2. Найдите штекер с проводами, который подсоединяется к регулятору холостого хода. Эти провода выходят из дроссельного патрубка, так что обнаружить их не составит особого труда. Данный штекер нужно отсоединить, нажав на пластиковую защелку.

3. Открутите небольшие болты, предназначенные для крепления РХХ, и вытащите его. Будьте осторожны и работайте магнитной отверткой, так как бывают случаи, когда один из болтов падает вниз и найти его потом становится весьма проблематичным занятием.

4. Установите новый датчик и закрутите болты крепления. Подсоедините штекер с проводами и подключите минусовую клемму аккумулятора снова. После этого включите зажигание и дождитесь калибровки прибора (достаточно будет подождать 10 секунд).

Как только новый регулятор будет установлен, проведите его проверку. Запустите двигатель на холостом ходу и дайте поработать, примерно, минут 5. Если признаки неисправностей отсутствуют, это означает что замена регулятора холостого хода прошла успешно, и вы все сделали правильно. Удачи на дорогах!

Методичка РХХ принцип работы

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГОУ ВПО «Орел ГАУ»

Факультет Агротехники и энергообеспечения

Кафедра «ЭМТП и тракторы»

Жосан А.А. Головин С.И.

Принцип работы, диагностика и тестирование регулятора холостого хода

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Техническая эксплуатация машин» и «Электроника на тракторах и автомобилях»

для студентов специальностей: 110301 – «Механизация сельско-

го хозяйства», 110304 – «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК»

Орел 2007

Методические указания разработаны на кафедре «ЭМТП и тракторы» к. т. н., доцент А.А. Жосан и ст. преподаватель С.И. Головин.

Рекомендовано:

Методической комиссией факультета «Агротехники и энергообеспечения»

протокол №___от «___» _______2007 г

Методическим советом ОрелГАУ, протокол №___от «___»

_______2007 г.

Рецензенты: к. т. н., доцент кафедры «Надежность и ремонт машин» ОрелГАУ А.Л. Семешин;

к. т. н., доцент кафедры СиРМ ОрелГТУ М.П. Стратулат.

2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………….…………………………….…………………..….. 4

1 Общие сведения…………………………………………………………… 6

1.1Назначение РХХ………………………………………………………… 6

1.2Виды РХХ, применяемых на автомобилях ВАЗ…………………………… 7

1.3 Устройство РХХ ВАЗ…………………………………………………………………….	10
2 Физические основы шаговых двигателей……………………………………..	12

2. 1Общие сведения………………………………………………………… 12

2.2Способы управления.…………………………………………………… 16

2.3Принцип работы шагового двигателя РХХ ВАЗ……………………… 18

3 Стенд для проверки РХХ автомобилей ваз……………….……………..	23
3.1 Технические требования к стенду……………………………………..	23
3.2. Описание стенда………………………………………………………………….	23

3.3Разработка функциональной схемы тестера РХХ……………………. 24

3.4Выбор элементной базы. Расчет основных узлов тестера…………… 25

3.5Разработка принципиальной схемы тестера РХХ……………………. 28

3.6 Методика проведения испытаний РХХ на стенде…………………… 33

3

ВВЕДЕНИЕ

Впускная система современных бензиновых двигателей состоит из нескольких элементов, наиболее сложным из которых является дроссель-

ный узел (рисунок 1.1).

1 – патрубок подвода охлаждающей жидкости; 2 – патрубок системы вентиляции картера на холостом ходу; 3 – патрубок для отвода охлаждаю-

щей жидкости; 4 – датчик положения дроссельной заслонки; 5 – регулятор холостого хода; 6 – штуцер для продувки адсорбера.

Рисунок 1.1 – Дроссельный патрубок в сборе.

Конструкция дроссельного узла должна удовлетворять нескольким противоречивым требованиям. Это, прежде всего, наличие достаточного проходного сечения, выбираемого из условия получения максимально до-

пустимых газодинамических потерь при максимальном расходе воздуха двигателем. Выполнение этого требования приводит к тому, что при нали-

чии проходного сечения, достаточного для максимальных расходов возду-

ха, угол открытия дроссельной заслонки, обеспечивающий получение мак-

симального наполнения при минимальной рабочей частоте вращения ко-

ленчатого вала двигателя, составляет порядка 200. С точки зрения характе-

ристик управляемости автомобиля, это неприемлемо, поскольку не позво-

ляет водителю достаточно уверенно управлять автомобилем в случае рабо-

4

ты двигателя в области низких частот вращения коленчатого вала, где аб-

солютные значения расхода воздуха относительно невелики. Отсюда выте-

кает требование к линейности передаточной характеристики дроссельного узла, то есть требование обеспечения пропорциональности между положе-

нием педали акселератора и мощностью развиваемой двигателем, выпол-

няемое во всем диапазоне изменения положения дроссельной заслонки.

Обеспечить приемлемую линейность передаточной характеристики дроссельного узла помогают различного рода нелинейные механические звенья, связывающие педаль акселератора и дроссельную заслонку двига-

теля. Но более перспективным путем является применение электрически управляемых исполнительных устройств при полностью или частично от-

сутствующей кинематической связи между педалью акселератора и дрос-

сельной заслонкой. Это решение позволяет не только получить нужную передаточную характеристику, связывающую положение педали акселера-

тора и дроссельной заслонки, но и применить более эффективные способы управления рабочим процессом двигателя. Применение электрически управляемой дроссельной заслонки в настоящее время ограничено из за ее высокой стоимости, но применение более простого исполнительного уст-

ройства – регулятора дополнительного воздуха, в частности регулятора холостого хода (РХХ), является обязательным.

5

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1 Назначение РХХ

Регулятор холостого хода служит для поддержания установленных оборотов двигателя на холостом ходу за счет изменения количества возду-

ха, подаваемого в двигатель в обход закрытой дроссельной заслонки (ри-

сунок 1.2). В полностью выдвинутом положении (выдвинутое до упора по-

ложение соответствует «0» шагов), конусная часть штока перекрывает по-

дачу воздуха в обход дроссельной заслонки. При открывании (обороты хо-

лостого хода увеличиваются) клапан обеспечивает расход воздуха, про-

порциональный перемещению штока (количеству шагов) от своего седла.

Полностью открытое положение клапана соответствует перемещению штока на 255 шагов.

1 – шаговый двигатель регулятора холостого хода; 2 – дроссельный патрубок; 3 – дроссельная заслонка; 4 – запорная игла клапана РХХ; 5 –

электрический разъем; А – поступающий воздух.

Рисунок 1.2 – Схема регулировки подачи воздуха РХХ.

На прогретом двигателе ЭБУ, управляя перемещением штока, под-

держивает постоянную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу независимо от состояния двигателя и от изменения нагрузки (вклю-

чение электровентилятора, компрессора кондиционера и т.

д.).

Помимо управления частотой вращения коленчатого вала на режиме холостого хода, производится управление РХХ, способствующее сниже-

6

нию токсичности отработавших газов. Когда дроссельная заслонка резко закрывается при торможении двигателем, РХХ увеличивает количество воздуха, подаваемого в обход дроссельной заслонки, обеспечивая обедне-

ние топливовоздушной смеси. Это снижает выбросы углеводородов и оки-

си углерода, происходящие при быстром закрытии дроссельной заслонки.

1.2 Виды РХХ, применяемых на автомобилях ВАЗ

На отечественных легковых автомобилях: ВАЗ 2110, 21083, 21093, 21099 и их модификациях с двигателями ВАЗ-2111 и ВАЗ-2112 с системой распределенного впрыска топлива устанавливаются РХХ двух фирм про-

изводителей:

1.Калужского завода телеграфной аппаратуры (КЗТА) РХХ 2112- 1148300-02 (рисунок 1.3)

2.Электромеханического завода ОАО Пегас (г. Кострома) РХХ 2112- 1148300-01 (рисунок 1.4)

Рисунок 1.3 – РХХ 2112-1148300-02

7

Рисунок 1. 4 – РХХ 2112-1148300-01

Рисунок 1.5 – Габаритные размеры РХХ

8

Таблица 1 – Технические характеристики и условия эксплуатации

РХХ

				РХХ 2112-1148300-02	РХХ 2112-1148300-01
Сопротивление обмоток, Ом				51± 2	53± 5,3
Диапазон напряжения пита-				7,5..14,,2	7,5..14,2
ния, В
Рабочий ход штока при пе-
ремещении на 250 шагов,				—	10,4
мм
Развиваемое усилие выдви-
жения штока со скоростью				—	6
333 шагов/с не менее, Н
Эффективный		диаметр	за-	7,5	7,5
порного клапана, мм
Габаритные размеры, мм				66x54x32	66x54x32
Масса, кг не более				—	0,15
Диапазон	рабочей темпера-			-40. .+130	-45..+130
туры, °С
Относительная		влажность
воздуха	при	температуре		—	95
+40?С, % не более
Атмосферное давление,			мм	—	630..800
рт. ст.
Диапазон	рабочей темпера-			-40..+130	-45..+130
туры, °С

9

1.3 Устройство РХХ ВАЗ

РХХ состоит из биполярного шагового двигателя (ШД) с двумя не-

зависимыми обмотками и соединенного с ним подпружиненного конусно-

го штока с клапаном (рисунок 1.6).

Вращательное движение ШД преобразуется в поступательное пере-

мещение конусного штока с клапаном с помощью червячно-анкерного ме-

ханизма. Червячно-анкерный механизма состоит из запрессованной в ро-

тор втулки с внутренней резьбой, непосредственно конусного штока с резьбой и проточками (рисунок 1.7) и направляющих втулок (рисунок 1.8)

выполненных в передней опоре ротора.

1 – шток с клапаном; 2 – пружина; 3 – корпус; 4 – передняя опора ро-

тора; 5 – статор с катушками; 6 — ротор и задняя опора ротора; 7 — крышка с разъемом.

Рисунок 1.6 – Устройство регулятора холостого хода.

Рисунок 1.7 – Конусный шток с резьбой и проточками.

10

Three Waves to Reliability Excellence (Rx) — проектирование жизненного цикла

Download Three Waves to Reliability Excellence (Rx) (PDF)

Three Waves to Reliability Excellence — это установленный процесс для эффективной реализации стратегии повышения надежности в производственных операциях. Этот подход состоит из проверенных основ технического обслуживания, надежности и производства, спланированных и реализованных местной организацией для обеспечения стабильности, необходимой для поддержки инициатив по совершенствованию производства. Он опирается на неизменное корпоративное спонсорство и хорошо спланированную и реализованную стратегию эффективности, реализуемую местными подразделениями под руководством квалифицированных экспертов и тренеров. В основе этой методологии лежит партнерство между эксплуатацией и техническим обслуживанием, в котором эксплуатация отвечает за надежность активов, а техническое обслуживание является равноправным партнером, предоставляющим оперативные и эффективные навыки, опыт и поддержку.

Подход LCE к внедрению Rx состоит из трех этапов, которые, как было доказано, дают поразительные результаты:

• Этап 1: Обучение и общение
• Этап 2: оценка, генеральное планирование и разработка бизнес-кейса
• Этап 3: Реализация генерального плана, измерение и последующие действия

Этап 1: Обучение и коммуникация

На первом этапе основное внимание уделяется предоставлению управленческой и руководящей группе, руководству профсоюза и ключевым заинтересованным сторонам и участникам общего понимания концепций, стратегий и действий, необходимых для достижения и поддержания Rx. Действия включают в себя:

• Проведение начальных семинаров по стратегическому планированию
• Ознакомление с принципами Rx
на уровне руководителей
• Интеграция инициативы по повышению надежности с общим бизнес-планом
• Разработка производственных целей, задач и задач
• Создание межфункциональной команды руководителей для поддержки программы Rx

На этапе 1 подготавливается бизнес-обоснование высокого уровня и передается высшему руководству для получения спонсорской поддержки инициативы по улучшению. Очень убедительные бизнес-кейсы подчеркивают конкурентную среду и внешние угрозы для бизнеса. Исполнительное руководство должно обеспечить спонсорство и продемонстрировать приверженность, необходимые для успешного продвижения инициативы. Это спонсорство высшего руководства, и только это спонсорство на уровне высшего руководства, даст всей организации вескую причину для изменений.

Обучение всей организации принципам надежности дает понять, что надежность, как и безопасность, является обязанностью каждого. Образование Волны 1 создает ожидание того, что все будут участвовать в процессе. Он также устанавливает связь между Rx и другими процессами, которые могут быть запущены, такими как TPM, 5S, RCM или бережливое производство. Крайне важно сообщить, что инициатива по повышению надежности Rx — это не отдельная новая инициатива, а скорее основа и инструмент для других процессов улучшения.

Целью мероприятий Волны 1 является повышение осведомленности и желание подготовить почву для культурных изменений, которые должны произойти внутри организации по мере нашего дальнейшего продвижения в этом процессе.

Этап 2: Оценка, генеральное планирование и разработка бизнес-кейса

Второй этап определяет ключевые возможности для улучшения и создает план по максимальному возврату инвестиций за счет надежности и деловой инициативы. Целью оценки является изучение и оценка текущих процессов и методов обеспечения надежности по сравнению с передовыми практиками, принятыми в отрасли. Этот анализ используется для создания генерального плана реализации Rx и бизнес-обоснования, поддерживающего этот план. Действия включают в себя:

• Определение ключевых возможностей с использованием методологий оценки Rx
• Выявление текущих проблем с активами, устранение которых могло бы обеспечить самофинансирование Этап 3
• Разработка генерального плана внедрения Rx
• Количественная оценка экономического обоснования внедрения Rx
• Создание структуры управления изменениями, необходимой для поддержки внедрения

Используя проверенный процесс LCE, наши клиенты могут определить, насколько хорошо они применяют передовые методы Rx, определить ценность, связанную с их приложением, и определить действия, необходимые для достижения устойчивых улучшений. Наш процесс основан на стандартном наборе анкет, которые количественно оценивают примерно 650 атрибутов производственной операции, включая основные средства, рабочие процессы, информационные системы и человеческие ресурсы. Мы сопоставляем эти атрибуты с 29элементы модели LCE Rx и сравните их с нашей базой данных лучших практик Rx. В этом процессе мы работаем с нашими клиентами, чтобы анализировать и оценивать операционные и финансовые показатели их организации. Мы сотрудничаем с нашими клиентами, чтобы определить и определить приоритеты возможностей для улучшения, и используем эту информацию для разработки генерального плана реализации вместе с экономическим обоснованием для обоснования проекта.

Этот процесс рассматривает операцию целостно и повышает надежность во всей организации. Несмотря на то, что многие виды деятельности в основном контролируются организацией по техническому обслуживанию, наш опыт показывает, что сотрудничество между отделами технического обслуживания и другими отделами, такими как проектирование, производство, качество, финансы и соблюдение нормативных требований, имеет решающее значение для успеха. Интеграция и взаимозависимости, существующие между этими другими функциями и обслуживанием, могут значительно повлиять на потенциал Rx и общую эффективность бизнеса. Кроме того, мы обнаружили, что для достижения Rx исполнительное руководство должно понимать ценность, связанную с надежностью, и активно участвовать в культурных изменениях и применении лучших практик Rx.

Многочисленные этапы процесса, включая сбор данных, наблюдения, опросы на местах, анализ данных, планирование и построение экономического обоснования, повышают осведомленность всей организации о влиянии надежности на бизнес. Участие в процессе облегчает организационное согласование, поскольку будущее состояние становится более ясным, и определяется доля каждого отдела/отдельного лица в процессе улучшения. Это согласование/покупка имеет решающее значение для эффективной реализации культурных и поведенческих изменений, связанных с внедрением передового опыта Rx.

Наш опыт проведения более 350 Rx-оценок подтверждает, что этот процесс приносит немедленную пользу организации клиента. В дополнение к повышению организационной осведомленности, согласованности и вовлеченности этот процесс обеспечивает:

• Широкое понимание текущего состояния операций и пробелов, существующих между текущим состоянием и лучшими практиками Rx
• Осведомленность об ограничивающих факторах и возможности быстрого выигрыша
• Приверженность руководства инициативе
• Определенная дорожная карта — Генеральный план — который приведет к будущему состоянию
• Экономическое обоснование затрат/выгод, подтверждающее финансовое обоснование инициативы
• Выявление потенциальных агентов изменений, которые будут активно продвигать и поддерживать новую организационную культуру

Экономическое обоснование затрат/выгод сравнивает прогнозируемое финансовое влияние устранения разрыва между текущим состоянием и передовой практикой Rx с затратами на реализацию генерального плана. В большинстве случаев рентабельность инвестиций превышает 10:1, а в некоторых случаях превышает 30:1. Было доказано, что устранение быстрых побед и ограничивающих факторов во время волны 3 самофинансирует многие реализации Rx. На большинстве заводов экономия или сокращение затрат, как правило, происходят из-за сходных областей — потери продукта из-за наличия, скорости или качества, расходов на техническое обслуживание, сверхурочных, инвестиций в запасы и т. д. Как правило, выгоды от операционных улучшений варьируются от 1,5 до 6 раз больше, чем выгоды от техническое обслуживание.

Этап 3: Реализация генерального плана, измерение и последующие действия

На заключительном этапе реализуется генеральный план, включая обучение правильным методам, получение быстрых побед, обучение правильному выполнению и установление определенных процессов и эффективных показателей прогресса. Мероприятия включают:

• Создание структуры руководства и целевой группы для выполнения Генерального плана
• Предоставление предмета Rx и обучение изменениям для ускорения процесса проектирования
• Устранение ограничивающих факторов и инфраструктуры
• Поддержка разработки бизнес-процессов с помощью специального предметного коучинга
• Постоянный мониторинг прогресса проекта в отношении согласованных результатов и сроков
• Упреждающее управление изменениями культуры для обеспечения скорейшего внедрения новых бизнес-процессов

Внедрив генеральный план Rx, наши клиенты признали улучшения, такие как увеличение мощности более чем на 45%, снижение стоимости производимых товаров более чем на 10%, снижение затрат на техническое обслуживание более чем на 30%, повышение безопасности и соблюдение нормативных требований, существенное избежание капитальных вложений и продление срока службы активов. Эти улучшения в бизнесе являются прямым результатом изменения культуры в сочетании с применением лучших практик Rx. Надежность достигается не только в оборудовании/основных средствах, но и в рабочих процессах, информационных системах и организационном поведении.

Существует ряд важных ролей во внедрении устойчивого Rx:

Лидерская группа — Организация добьется успеха в реализации значимых изменений только тогда, когда руководство полностью привержено созданию среды, позволяющей происходить изменениям, и нацелено на их успешное завершение. . Лидерство является ключом и предпосылкой для устойчивых изменений. Группа руководителей обеспечивает направление общей инициативы по изменению и гарантирует соблюдение политики компании, установленных процедур контроля изменений и бизнес-директив. Он должен состоять не более чем из шести-восьми участников, представляющих хороший срез местной управленческой команды. Эти члены Руководящей группы определяют цели Оперативных групп, согласовывают инвестиции и отдачу от общей инициативы и совместно имеют полномочия принимать решения по устранению любых препятствий, выявленных в процессе генерального планирования и реализации. Чтобы обеспечить надлежащее спонсорство, должен быть определен исполнительный спонсор, гарантирующий участие и вклад исполнительного руководства.

Координатор по совершенствованию надежности — Этот человек, выбранный из числа сотрудников организации, занимается инициативой Rx на протяжении всего периода внедрения, чтобы следить за выполнением всех действий и гарантировать успех внедрения.

Фокус-группы – Состоящие из шести-восьми участников, а также предметного тренера, который обеспечивает обучение и содействие управлению изменениями, эти группы разрабатывают подробные планы действий для каждого конкретного элемента Генерального плана. Когда планы действий согласованы с Руководящей группой и согласованы со всеми Оперативными группами, начинается выполнение Генерального плана. Каждая фокус-группа выступает в качестве группы «проектировщиков», занимающейся проектированием бизнес-процессов, и поддерживает внедрение разработанных процессов в качестве внутренних тренеров и профильных экспертов. Лидеров групп необходимо тщательно отбирать, чтобы убедиться, что они прошли надлежащее обучение и инструктаж, необходимые для создания кросс-функциональной команды.

Группа поддержки — Группа поддержки предоставляет ресурсы — внешних консультантов и тренеров, поставщиков, бухгалтерию, человеческие ресурсы — фокус-группам по мере необходимости. Эти лица не являются постоянными участниками, но они определены и доступны, когда это необходимо, для консультаций и общения с руководителями и фокус-группами.

Количество Оперативных групп зависит от определенного предмета Генерального плана и масштабов работы в рамках каждого рабочего потока и сильно влияет на продолжительность инициативы по изменению. Время, необходимое участникам Лидерства и Фокус-группы во время разработки и реализации генерального плана, варьируется от 10% до 15% для членов Лидерской группы, от 25% до 30% для руководителей Фокус-группы, от 20% до 25% для членов Фокус-группы и 100% для Мастер повышения надежности. Все фокус-группы назначаются параллельно для обеспечения целостного решения и остаются активными до тех пор, пока все элементы генерального плана не будут полностью реализованы.

Установление права собственности на надежность имеет основополагающее значение для Трех волн к совершенству в области надежности. Он очень похож на ваш автомобиль. Кому принадлежит его надежность? Это ваш механик или дилер? Нет, право собственности принадлежит водителю или оператору. Операторы изо дня в день живут с заводским оборудованием, как водитель автомобиля. Хорошие операторы хорошо чувствуют, когда производительность их оборудования начинает ухудшаться или находится под угрозой. Когда вы создаете право собственности на свое оборудование, желание починить его до того, как оно сломается или выйдет из строя, возрастает. Если техническое обслуживание станет настоящим партнером, тогда и операторы, и техническое обслуживание будут иметь повышенное желание делать то, что лучше для оборудования/линии/завода. «Исправьте это правильно, чтобы избежать сбоя» заменяет «Исправьте это быстро и поторопитесь, чтобы вернуть его в строй».
   
Точно так же, как эффективное руководство и коммуникация имеют решающее значение для успешного внедрения Rx, они также необходимы для поддержания изменений, приведших к результатам – надежному оборудованию и процессам, которые поддерживают все другие инициативы по улучшению и, в конечном счете, повышают эффективность бизнеса и делают его более конкурентоспособным.

© 2007 Life Cycle Engineering, Inc. [электронная почта защищена]

 

Последовательный ввод/вывод TXRX и обсуждение сэмплера

Последовательный ввод/вывод TXRX и обсуждение семплера

---

Введение

Пара передатчика и приемника рассчитана на надежную передачу данных со скоростью 1 Гбит/с. трансмиссия с оптимизацией энергопотребления и нечувствительности для упаковки паразитов. Были исследованы многие конструкции усилителей, в том числе структура, обычно используемая в опубликованных работах [Dal97]. Эта структура использует общий источник, каскад передатчика класса А для обеспечения режима тока (высокий импеданс) выход. Этот ток прерывается на приемнике либо резисторами 50 Ом на печатной плате или низкоимпедансным входом усилитель с общим затвором (каскодом) на микросхеме приемника. Этот усилитель топология обеспечивает хорошую производительность до тех пор, пока не появится модель для пакетных паразитов. вводится в систему. Простая модель сети контактных площадок: показано ниже.

Рисунок 2.6.1 — Модель канала

Индуктивность соединительного провода и емкость площадки/штыря образуют резонансно-реактивную схема. Точнее, эту сеть можно рассматривать как лестничный фильтр LC. Если мы обобщим все топологии приемника передатчика в 4 категории — ток/ток, ток/напряжение, напряжение/ток и напряжение/напряжение — мы можем представить их в виде четырех лестничных цепей с разными окончаниями. Режим тока указывает на высокий импеданс источника или нагрузки, а режим напряжения указывает на низкий импеданс. Оконечные сопротивления в лестничных сетях изменить реакцию фильтра. Величина и фазовая характеристика этого фильтра влияют на уровень искажения импульса в приемнике. Серьезная проблема для цифровых систем это групповая задержка, на которую можно отрицательно повлиять фильтром LC. Чтобы изучить влияние этой сети на разные усилители топологии, мы можем имитировать различные лестничные сети и использовать импеданс 50 Ом. для режима напряжения и идеальных источников тока для режима тока, и исследуйте напряжение, развиваемое на нагрузочном резисторе. Величина и фаза ответ для этих сетей показан ниже.

Рисунок 2.6.2 — Передаточные функции топологий усилителей

Паразитные характеристики корпуса обеспечивают превосходную производительность при изменении напряжения/напряжения. топология усилителя с малым согласующим сопротивлением. Другие симуляторы указано, что значение пропускной способности/мощности лучше для напряжения/напряжения топология.

Учитывая этот дизайн, изначально исследовалась конструкция класса AB. в попытке снизить энергопотребление. Чтобы использовать этот дизайн с резистивная оконечная нагрузка на приемнике, многоуровневый переход Требовалась сигнальная схема. В частности, если есть положительный переход, отправить положительный импульс или отрицательный переход, отправить отрицательный импульс. В противном случае линия остается сбалансированный. К сожалению, все дополнительные схемы, необходимые для этого, работа системы перевесила энергосбережение в ядре усилитель. Соответственно, структура класса А была принята с обычными цифровая сигнализация.

Используется сбалансированная конструкция из-за пониженной чувствительности к шум питания и другие электромагнитные помехи. Доминирующим источником шума является ожидается, что это цифровой шум, связанный через взаимный провод связи индуктивность. Опять же, цифровой дизайн предлагает более низкую чувствительность, особенно если шумоподавители находятся на разумном расстоянии от звена колодки.

ТХ

Рисунок 2.6.3 — Схема преобразователя

Конструкция передатчика основана на усилителе с общим стоком (источник последователь). Устройства M0-M1 буферизуют вход перед тем, как управлять устройствами вывода. М2-М3. Выходной ток 3 мА задается источником тока M5. Путь постоянного тока для устройств вывода обеспечивают устройства ввода приемника. Эта конструкция нечувствительна к помехам питания, так как напряжение VDN в не зависит от VDDA или VSSA передатчика. Это значение (Vgsp + Vgsn) выше ВССА отрицательного питания приемника. Нагрузочные резисторы используется вместо МОП-устройств, потому что надежный резистор не может быть изготовлен без фиксированной подачи, а узел ВДН перемещается в зависимости от процесса и температуры.

Размер выходного устройства определяется желаемым выходным сопротивлением 50 Ом. (несимметричный) и рабочую точку Vdsat для обеспечения высокоскоростной работы. Частота среза устройства пропорциональна Vdsat. Компромисс существует между частотой среза и потребляемой мощностью для данного выхода импеданс. Кроме того, на поведение схемы с большим сигналом ссылаются к Vdsat, чтобы работа оставалась линейной при больших колебаниях напряжения для более высокого vdsat. Это сохраняет выходное сопротивление более постоянным во время переключения, чем с более крупным устройством и меньшим Vdsat.

Секция предварительного усилителя представляет собой простую дифференциальную входную пару с источником выход повторителя, который обеспечивает гибкий вход с низкой емкостью для сериализатор. Резистивные нагрузки реализованы на транзисторах PMOS в триодная область. Размах напряжения этой ступени определяет рабочее диапазон для передатчика. Это можно отрегулировать, изменяя управление напряжение VBPR, изменяющее сопротивление нагрузки.

РХ

Рисунок 2.6.4 — Схема приемника

Приемник выполнен на основе усилителя с общим затвором (каскода). Вход устройства M0-M1 обеспечивают низкоомный вход. Входное сопротивление этих устройств составляет примерно 50 Ом (несимметричный). Эти устройства преобразуют полученное напряжение в ток, который преобразуется обратно в напряжение с помощью нагрузочные резисторы. Полоса пропускания 3 дБ на стоке устройств ввода составляет более 2 ГГц, чтобы уменьшить искажение импульса. Этот вывод буферизуется подписчики источника. Vgs этих устройств спроектирован так, чтобы быть больше, чем Vdsat + Vgs устройств ввода NMOS на следующем этапе.

Длинноканальные триодные устройства M2-M3 обеспечивают смещение постоянного тока для PMOS хорошо, не влияя на характеристики переменного тока входных устройств. Это предубеждение устраняет эффект корпуса для этих устройств, улучшая запас по высоте.

Постусилитель обеспечивает усиление и буферизацию принимаемого сигнала. Он предназначен для управления входной емкостью 20-элементного пробоотборника, т.к. а также усилить принятый сигнал с коэффициентом усиления слабого сигнала примерно 10.

Смещение

Генерируется схема смещения для передатчика и приемника путем смещения реплик. Единичный ток составляет 50 мкА и обеспечивается встроенной микросхемой. Эталон ширины запрещенной зоны с PTAT для температурной компенсации. Электрический ток источники в различных блоках используют несколько экземпляров этого устройства, и Vdsat единичного устройства велико для улучшения согласования тока в наличие перепадов напряжения между подцепями ВССА. Общий ток потребление для трансивера, включая все вспомогательные усилители, составляет 5 мА.

Моделирование

Приемопередатчик был смоделирован с помощью описанной пакетной паразитной модели. ранее. Эти паразиты были собраны из различных профессиональных источников. и представляется разумной оценкой. Однако они доминируют в передаче поведение и должны быть изменены, если более точные сведения о пакете станут доступный. Работа трансивера была протестирована на входе 2 Гбит/с и в наихудшем случае. имитационные модели.

Входная последовательность была разработана для исследования импульсных искажений и межсимвольные помехи (ISI). Строка единиц с одним или двумя были отправлены нули. Результирующие переходы были исследованы в зависимости от данных. переходное движение. Ниже приведен пример результатов.

Рис. 2.6.5 – Временная область приемопередатчика Результаты моделирования (2 Гбит/с, модели для наихудшего случая)

Ширина глаза в худшем случае составляет примерно 400 пс (один ноль) и изменяется примерно на 50 пс в зависимости от данных. Это значение может быть уменьшается за счет увеличения пропускной способности системы или предоставления канала эквалайзер. Последнее является привлекательным решением для снижения ISI и считается в [Даль97]. Перед чипом будет исследоваться простой адаптивный эквалайзер сфабриковано.

---

Защелка для отбора проб

Для правильной работы приемника требуется двадцать единиц отбора проб; 10 данные выборки единиц и переходы выборки десяти единиц, чтобы предоставить входные данные для контур фазового интерполятора. Цели проектирования единиц выборки должны минимизировать мощность и площадь, обеспечивая при этом достаточно высокий коэффициент усиления для уменьшить проблемы с метастабильностью. Метастабильность является проблемой в этой конструкции потому что половина сэмплеров запускается при переходе данных или рядом с ним. Метастабильность может быть решена с большим коэффициентом усиления. В открытом цикле системы на этой рабочей частоте, многие каскады усиления были бы быть обязательным. Чтобы уменьшить мощность и связанные с этим подходом, использовалась топология защелки с положительной обратной связью. Схема схема показана ниже.

Рисунок 2.6.6 — Схема пробоотборника

Положительная обратная связь обеспечивает очень высокий коэффициент усиления в одном каскаде. Однако, приведенное к входу напряжение смещения защелки выше, чем у усилитель. Это второстепенная проблема в этом приложении, потому что 16 фазовое разрешение фазового интерполятора доминирует над источниками ошибок в контуре управления.