Вопросы электропитания играют важную роль в устойчиво-
сти работы компьютеров, их сетей и ПУ, соединяемых ин-
терфейсами, а также в обеспечении их долголетия. Понима-
ние некоторых вопросов электротехники позволит обойтись
без "пиротехнических эффектов" при соединении устройств.
Рассмотрим правила подключения к питающей сети с точки
зрения безопасности как человека, так и компьютера.

Практически каждый блок питания компьютера или ПУ
имеет сетевой фильтр (рис. Г.1). Конденсаторы этого фильт-
ра предназначены для шунтирования высокочастотных по-
мех питающей сети на землю через провод защитного зазем-
ления и соответствующую трехполюсную вилку и розетку.
"Земляной" провод соединяют с контуром заземления, но
допустимо его соединять и с "нулем" силовой сети (разни-
ца ощущается только в особо тяжелых условиях эксплуата-
ции). При занулении необходимо быть уверенным в том, что
"нуль" не станет фазой, если кто-нибудь вдруг перевернет
вилку питания. Если же "земляной" провод устройства ни-
куда не подключать, на корпусе устройства появится напря-
жение порядка НОВ переменного тока (рис. Г.2): конденса-
торы фильтра работают как емкостной делитель напряже-
ния, и поскольку их емкость одинакова, 220 В делится по-
полам.

Конечно, мощность этого "источника" ограничена - ток ко-
роткого замыкания 1к.з на землю составляет от единиц до де-
сятков миллиампер, причем, чем мощнее блок питания, тем
больше емкость конденсаторов фильтра и, следовательно, ток:

1к.з=ипитХ2яРС,

где Uimr= 220 В, F = 50 Гц - частота питающей сети, С -
емкость конденсатора фильтра. При емкости конденсатора
С = 0,01 мкФ этот ток будет около 0,7 мА.

Такие напряжение и ток опасны для человека. Попасть под
напряжение можно, прикоснувшись одновременно к неокра-
шенным металлическим частям корпуса компьютера и, на-
пример, к батарее отопления. Это напряжение является
одним из источников разности потенциалов между устрой-
ствами, от которой страдают интерфейсные схемы.

Посмотрим, что происходит при соединении двух устройств
(компьютера и принтера) интерфейсным кабелем. Общий
провод интерфейсов последовательных и параллельных пор-
тов связан со "схемной землей" и корпусом устройства. Если
соединяемые устройства надежно заземлены (занулены) че-
рез отдельный провод на общий контур , проблемы
разности потенциалов не возникает.
Если же в качестве заземляющего провода использовать ну-
левой провод питания при разводке питающей сети с трех-
полюсными розетками двухпроводным кабелем, на нем бу-
дет набегать разность потенциалов, вызванная падением
напряжения от протекающего силового тока INUL

Если в эти же розетки включать устройства с большим энер-
гопотреблением, разность потенциалов (и импульсные по-
мехи при включении-выключении) будет ощутимой. При
этом эквивалентный источник напряжения при относитель-
но невысокой ЭДС. Enui (несколько вольт) будет иметь очень
низкое выходное сопротивление, равное сопротивлению уча-
стка нулевого провода (доли Ом). Уравнивающий ток через
общий провод интерфейса 1ют можно оценить по формуле

lint =E„ul/(Rnul+ Pint),

где Enui= Inui x Rnui, Inui= P/220, Rnui - сопротивление нулево-
го провода и соединительных контактов розеток, Rmt - со-
противление общего провода интерфейса, Р - мощность, по-
требляемая устройствами, расположенными на рис. Г.4 справа
(Р = Р2 + РЗ).

Поскольку обычно сопротивление интерфейсного кабеля боль-
ше питающего, через общий провод интерфейса потечет ток
существенно меньший, чем силовой. Но при нарушении кон-
такта в нулевом проводе питания через интерфейсный про-
вод может протекать и весь ток, потребляемый устройством.
Он может достигать нескольких ампер, что повлечет выход
устройств из строя. Невыровненные потенциалы корпусов
устройств также являются источником помех в интерфейсах.

Если оба соединяемых устройства не заземлены, в случае их
питания от одной фазы сети разность потенциалов между
ними будет небольшой (вызванной разбросом емкостей кон-
денсаторов в разных фильтрах). Уравнивающий ток через об-
щий провод интерфейса будет мал, и разность потенциалов
между схемными землями устройств тоже будет мала. Но не
следует забывать о безопасности человека. Если незаземленные
устройства подключены к разным фазам, разность потенциалов
между их несоединенными корпусами будет порядка 190 В,
при этом уравнивающий ток через интерфейс может достигать
десятка миллиампер. Когда все соединения/разъединения
выполняются при отключенном питании, для интерфейсных
схем такая ситуация почти безопасна. Но при коммутациях
при включенном питании возможны неприятности: если кон-
такты общего провода интерфейса соединяются позже (разъе-
диняются раньше) сигнальных, разность потенциалов между
схемными землями прикладывается к сигнальным цепям,
и они выгорают. Самый тяжелый случай - соединение зазем-
ленного устройства с незаземленным (рис. Г.5), особенно ког-
да у последнего мощный блок питания.
Для устройств, блоки питания которых имеют шнуры с двух-
полюсной вилкой, эти проблемы тоже актуальны. Такие блоки
питания зачастую имеют сетевой фильтр, но с конденсатора-
ми малой емкости (ток короткого замыкания достаточно мал).

Весьма коварны сетевые шнуры компьютеров с двухполюсной
вилкой, которыми подключаются блоки питания с трехпо-
люсным разъемом. Пользователи, подключающие свои ком-
пьютеры в бытовые розетки, могут столкнуться с проблема-
ми из-за отсутствия заземления.

Локально проблемы заземления решает применение сетевых
фильтров типа Pilot и им подобных. Питание от одного фильт-
ра всех устройств, соединяемых интерфейсами, решает про-
блему разности потенциалов. Еще лучше, когда этот фильтр
включен в трехполюсную розетку с заземлением (занулени-
ем). Однако заземляющие контакты (обжимающие "усики")
многих розеток могут иметь плохой контакт вследствие сво-
ей слабой упругости или заусениц в пластмассовом кожухе.
Кроме того, эти контакты не любят частого вынимания и встав-
ки вилок, так что обесточивание оборудования по окончании
работы лучше выполнять выключателем питания фильтра
[предварительно выключив устройства).

Настоятельно рекомендуется отключать питание при подключении и отключении
интерфейсных кабелей. Небольшая разность потенциалов, которая практически
исчезнет при соединении устройств общими проводами интерфейсов, может про-
бить входные (и выходные) цепи сигнальных линий, если в момент присоединения
разъема контакты общего провода соединятся позже сигнальных. От такой после-
довательности^^

К помехам, вызванным разностью потенциалов схемных земель
(корпусов) устройств, наиболее чувствительны параллельные
порты. У последовательных портов зона нечувствительности
шире (пороги ±3 В), еще меньшую чувствительность имеют
интерфейсы локальных сетей, где обычно имеется гальвани-
ческая развязка сигнальных цепей от схемной земли с допус-
тимым напряжением изоляции порядка 100 В.

Проблема заземления устройств, сильно разнесенных тер-
риториально, обостряется. Если разводка питания и заземле-
ния выполнена двухпроводным кабелем (см. рис. Г.4), раз-
ность потенциалов, обусловленная падением напряжения на
заземляющих проводах, будет особенно ощутимой. В ряде
случаев практикуется прокладка отдельного кабеля или ши-
ны для цепи заземления. Однако разводка заземления от-
дельным кабелем не всегда удобна и часто неэффективна
с точки зрения защиты от помех, поскольку при этом могут
образовываться замкнутые контуры с широким охватывае-
мым пространством - своеобразные антенны. Так что развод-
ку питания к устройствам целесообразно выполнять трехпро-
водным кабелем, один из проводов которого используется
для защитного заземления. При этом древовидная схема за-
земления получается естественным образом (рис. Г.6), защит-
ный провод в корневой части этого дерева заземляют или
зануляют. Все устройства, электрически соединяемые между
собой, желательно питать от одной фазы сети, хотя, с точки
зрения энергетиков, это требование часто трудновыполнимо.

Дополнительные проблемы при разводке электропитания для
компьютеров обусловлены ярко выраженной динамической
нелинейностью входной цепи бестрансформаторных блоков
питания. Традиционные электросети рассчитаны на более или
менее линейную нагрузку, у которой в спектре тока основ-
ная мощность приходится на первую гармонику. В трехфаз-
ной сети с равномерно распределенной по фазам линейной
нагрузкой в идеале через нейтральный провод ток практичес-
ки не течет, поскольку токи от нагрузок всех трех фаз ком-
пенсируют друг друга. Учитывая это свойство, во многих
четырехпроводных кабелях сечение проводника для нейтра-
ли существенно меньше, чем сечение фазных проводников.
При нелинейной симметричной нагрузке фаз при большом
уровне третьей гармоники тока (что характерно для бестранс-
форматорных блоков питания) взаимной компенсации то-
ков не происходит, и действующее значение тока в нулевом
проводе оказывается даже больше, чем в каждом из фазных.
Таким образом, при подключении большого числа компью-
теров к традиционной 4-проводной трехфазной проводке
происходит перегрузка нулевого провода. Эта перегрузка
приводит к следствиям разной степени тяжести - от "набе-
гания" помехи переменного тока на нулевом проводе до пе-
регорания нулевого провода, который никогда не защища-
ют от перегрузки - все автоматы защиты ставятся только
в фазных проводах. Во избежание перегрузки нулевого про-
вода и в случае питания от трехфазной сети силовую раз-
водку к розеткам от распределительного щита следует опять-
таки вести трехпроводным кабелем. Перегрузки нулевого
провода подводящего силового кабеля можно избежать, ус-
тановив в распределительном щите развязывающий трехфаз-
ный трансформатор 380/220 В. К этому трансформатору
входное напряжение подводится по схеме "треугольник",
а выходные обмотки соединяют по схеме "звезда".

Список сокращений

8041/8042
ИС контроллера клавиатуры

8237
ИС контроллера DMA

8250, 16450, 16550
ИС последовательного интерфейса
(UART)

8253/8254
ИС трехканального таймера PC

8255
ИС программируемого
параллельного интерфейса (PIO)
и системного порта PC XT

8259А
И С контроллера прерываний
(PIC).

ACCESS.Bus
Accessory Bus, шина подключения ПУ

ADC
Analog to Digital Converter,
аналого-цифровой преобразователь

ADPCM
Adaptive Differential Pulse Code
Modulation, адаптивная
дифференциальная импульсно-
кодовая модуляция (АДИКМ)

AGP
Accelerated Graphic Port, ускоренный
графический порт

ASCII
American Standard Code for Information
Interchange, американский стандартный
код обмена информацией

ASPI
Advanced SCSI Programming Interface,
развитой интерфейс программирования
SCSI

AT
Advanced Technology ("передовая
технология"), класс PC
на процессорах 286 и выше

ATA
AT Attachment, интерфейс подключения
устройств IDE к компьютеру AT

ATAPI
ATA Package Interface, пакетный

интерфейс для ATA (программная

спецификация для устройств ATAPI)

BCD
Binary Coded Decimal,

двоично-десятичный код

BDA
BIOS Data Area, область данных BIOS

в памяти

BIOS
Basic Input/Output System,

базовая система ввода-вывода

BIOS INT
BIOS Interrupt, прерывание,

обслуживаемое BIOS

BSC
Binary Synchronous Communications,

двоичная синхронная передача данных

CAMATA
Common Access Method ATA, стандарт

ANSI, обеспечивающий совместимость

IDE-устройств на уровне сигналов

и команд

CD
Compact Disk, компакт-диск

CD-ROM
Compact Disk-Read Only Memory,

постоянная память на компакт-дисках

CGA
Color Graphic Adapter, цветной

графический адаптер

CHS
Cylinder-Head-Sector, цилиндр-головка-

сектор, традиционная схема трехмерной

адресации данных на диске

CMOS
Complimentary Metal Oxide Semiconductor,

комплиментарная структура

металл-оксид-полупроводник (КМОП)

CMOS RTC
CMOS Real Time Clock, часы-календарь

СОМ Port
COMmunication Port, последовательный

порт

CPU
Central Processor Unit, центральный

процессор

CRC
Cyclic Rendancy Check, контроль

с использованием циклического

избыточного кода

DAC
Digital-to-Analog Converter,

цифроаналоговый преобразователь

(ЦАП)

NVRAM
Non-Volatile RAM, энергонезависимая

память

OEM
Original Equipment Manufacturer,
производитель оборудования
(в отличие от конечного пользователя)

OS
операционная система (ОС)

PAL
Phase Alternating Line, построчное
чередование фазы, международный

стандарт цветного телевещания

PC
Personal Computer, персональный
компьютер, если не сказано обратное,

подразумевается совместимость
с IBM PC (ПК)

PC Card
стандарт на шину и размеры модулей
расширения блокнотных PC
(ранее назывался PCMCIA)

PCI
Peripherial Component Interconnect bus,
шина взаимодействия периферийных

компонентов

PCMCIA
Personal Computer Memory Card
International Association, стандарт на адаптеры
блокнотных PC; новое название - PC Card

PGA
1. Professional Graphic Adapter,
профессиональный графический

адаптер

2. Pin Grid Array, керамический корпус
ИС с матрицей штырьковых выводов

PIO
Programming Input/Output,
программный ввод-вывод

PnP
Plug and Play, P&P, "подсоединяй
и работай"; стандарт автоматической
настройки конфигурации
подключаемых устройств

POST
1. Power On Self Test, тест начального

включения;
2. Procedure Of Self-Testing, процедура

самотестирования

АЦП
аналого-цифровой преобразователь (ADC)

БИС
большая (по степени интеграции) ИС,
содержащая 100-5000 компонентов

ИРПР
параллельный интерфейс, отличающийся
от Centronics (IFSP)

ИРПР-М
параллельный интерфейс, аналогичный
Centronics

ИС
интегральная схема (чип)

ИУ
инициирующее устройство (инициатор)

КЗ
короткое замыкание

ЛУ
логическое устройство

ОЗУ
оперативная память (RAM)

оод
оконечное оборудование данных -
источник и/или приемник информации
(DTE)

ос
операционная система (OS)

ПЗУ
постоянная память (ROM)

по
программное обеспечение

ПУ
периферийное устройство

ТТЛ
транзисторно-транзисторная логика (TTL)

ттлш
транзисторно-транзисторная логика
с диодами Шоттки (TTLS)

УАПП
универсальный асинхронный
приемопередатчик (UART)

УСАПП
универсальный синхронно-асинхронный
приемопередатчик (USART)

ЦАП
цифроаналоговый преобразователь (DAC)

ЦУ
целевое устройство

элт
электронно-лучевая трубка (CRT)