Inhaltsverzeichnis
Einleitung
In Mikrocomputer-Systemen ist es üblich, alle Baugruppen untereinander über einen sogenannten Bus zu verbinden. Ein solcher Bus besteht aus einer mehr oder weniger großen Anzahl durchgehender Leitungen, die zu jeder Baugruppe (Prozessor, Speicher, Ein-Ausgabe-Geräte) und dort jeweils an die gleichen Anschlussstifte geführt sind. Bild 1 zeigt das Prinzip eines Busses mit fünf Leitungen.
Bild 1: Beispiel für einen Bus mit fünf Leitungen
über diese Bus-Leitungen werden neben der Spannungsversorgung für alle Bau- gruppen Adresssignale, Datensignale und Steuersignale übertragen. Oft unterscheidet man daher noch zwischen Adressbus, Datenbus und Steuerbus. Alle Leitungen zusammen bezeichnet man als System-Bus.
Bus-Abschluss
Bild 2 zeigt den Stromlaufplan des Bus-Abschlusses, der im Mikrocomputer-Baugruppensystem verwendet wird.
Bild 2: Stromlaufplan Busabschluss
Dieser Bus-Abschluss ist so konstruiert, dass er mit einem Stecker auf die eigentliche Bus-Leiterplatte, die sich in einem 1911 -Einschubrahmen befindet, aufgesteckt werden kann.
Ober die Anschlüsse 1ac bzw. 32ac erhält der Bus-Abschluss dann die Versorgungsspannung von 5 V und über die in Bild 2 dargestellten mittleren Anschlüsse wird er mit den Daten-, Adress- und Steuerleitungen verbunden. Für jede dieser Leitungen ergibt sich dann bei aufgestecktem Bus-Abschluss die in Bild 3 dargestellte Schaltung.
Bild 3: Verbindung des Busses mit dem Bus-Abschluss am Beispiel einer Bus-Leitung
Die Wirkung der 4,7-k-Widerstände
Die 4,7-k-Widerstände sorgen dafür, dass alle Bus-Leitungen (Adress-, Daten- und Steuerbus) ein definiertes Potential von 5 V führen, und zwar dann, wenn die Baugruppen an den Abgängen des Busses (siehe Bild 3) von den Bus- Leitungen abgetrennt sind (TriState-Zustand hochohmig).
Die Wirkung der Widerstands-Kondensator-Reihenschaltung (150 – 220 pF)
Jedes elektrische Signal benötigt zum Durchlaufen einer Leitung oder einer geätzten Leiterbahn eine bestimmte Zeit, die Laufzeit. Solche Laufzeiten machen sich immer dann störend bemerkbar, wenn schnelle Signalwechsel stattfinden. Besonders in der Mikrocomputer-Technik kommen aber – bedingt durch die Arbeitsweise des Computers – schnelle Signalwechsel sehr häufig vor.
Als Folge solcher Störungen können Spannungsüberhöhungen auf der Leitung auftreten, die im Wesentlichen von den konstruktiven Abmessungen der Leitung (Induktivität, Kapazität) – sie werden durch den Wellenwiderstand der Leitung erfasst – und vom Lastwiderstand am Ende der Leitung abhängen. Belastet man das Leitungsende mit einem Widerstand, der an die Eigenschaften der Leitung angepasst ist, so treten keine Spannungsüberhöhungen auf. Der Belastungswiderstand muss dazu den Ohmwert des Wellenwiderstandes der Leitung besitzen oder in seiner Nähe liegen. Damit in diesem Widerstand nicht dauernd Leistung verbraucht wird, sondern nur bei schnellen Signalwechseln (Schaltflanken), wird er mit einem Kondensator in Reihe geschaltet. Wenn sich die Signalspannung nicht ändert, ist der Widerstand von der Leitung abgeschaltet.
