Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Емкостное влияние






     

    Причиной емкостного влияния могут быть паразитные емкости. Это влияние можно разделить на три случая:

    1. Влияющий и испытывающий влияние контуры гальванически разделены;

    2. Оба контура имеют общий провод опорного потенциала;

    3. Провода токового контура имеют большую емкость относительно земли.

    Рассмотрим все эти случаи в отдельности.

     

    3.3.1. Гальванически разделенные контуры

     

    На рис. 3.8. а показана упрощенная модель ёмкостного влияния, а на
    рис. 3.8. б её схема замещения; отсюда нетрудно заметить, что напряжение помехи Ust равно нулю, если соблюдать условия симметрии . Это условие можно обеспечить попарным скручиванием проводников (проводов 1 и 2 и проводов 3 и 4).

    Вторая возможность для снижения емкостного влияния – применение экранирующих проводов, экраны которых соединяются с одной стороны обратным проводом (см. рис. 3.8. в). Экранирующее воздействие тем лучше, чем больше емкость С34 проводника относительно экрана по сравнению с емкостями С13 и С24.

     

    Рис. 3.8. Емкостное влияние между гальванически разделенными контурами:

    а – модель влияния; б – схема замещения; в – модель влияния при экранировании обоих контуров; г – схема замещения при наличии экранов

     

    3.3.2.Контуры с общим проводом системы опорного потенциала

     

    Такие контуры типичны для аналоговых и цифровых схем (рис 3.9.).

    Принимая напряжение помехи равно:

    ;

    При , то .

    В этих уравнениях представляют собой постоянную скорость линейно вырастающего выходного напряжения элемента А в интервале .

     

    Рис. 3.9. Емкостное влияние контуров с общим проводом системы опорного потенциала 2, 4:

    а – схема с элементами логики; б – схема замещения; 1, 2 – влияющий контур; 3, 4 – контур, испытывающий влияние; С13 –паразитная емкость связи

     

    Емкость связи С13 определяется геометрическими размерами и топологией проводников. Два проводника диаметром D и длиной l расположены параллельно друг другу, на расстоянии d имеют следующую емкость связи:

    .

    Реальное значение С13 = 5 ÷ 100 пФ/м. При С13 = 100 пФ/м, RQ = 50 Oм, l = 0, 1 м и Δ U/ Δ t = 4 В/нс, Ust = 2 В.

    Мероприятия по снижению емкостного влияния контуров с общим проводом опорного потенциала следующие:

    - уменьшение емкости С13 достигается уменьшением длины проводов, диаметра проводов, увеличением расстояния d, применением изоляционных проводов и печатных плат.

    - увеличение емкости С34 путем размещения сигнальных проводов между проводами системы опорного потенциала.

    - выполнение предельно низкоомными токовых контуров, подверженных емкостному влиянию.

    - ограничение скорости изменения напряжения Δ U/ Δ t, которое должно быть не выше, чем требуемая для функционирования (выбором микросхем).

     

    3.3.2. Токовый контур с большой емкостью относительно земли

     

    В длинных заземленных с одной стороны сигнальных линиях при появлении изменяющегося во времени напряжения Δ U протекает ток помехи ist, обусловленный емкостями С1 и С2, и Δ U преобразуется в противофазное напряжение Ust, суммирующееся с напряжением сигнала, поступающего от источника (рис 3.10.)

    Рис. 3.10. Односторонне заземленная линия с большими емкостями на землю С1 и С2 (а) и ее схема замещения (в) при RS > > RQ;
    RS
    – сопротивление помехи

    Средства борьбы с помехами этого вида сводятся к:

    - устранению соединения с землей приемной ступени;

    - выполнению сигнального контура предельно низкоомным;

    - экранированию сигнальной линии;

    - введению на приемном конце элементов, разделяющих потенциалы (реле, оптическая развязка, разделительный трансформатор).

     

    3.4. Индуктивная связь

     

    Индуктивное влияние обусловлено паразитным потокосцеплением между контурами (рис 3.11.).

    Если в контуре 1 имеет место быстрое изменение тока, например, при коммутационных переключениях, то в контуре 2 индуцируется напряжение помехи

    ,

    где М12 – коэффициент взаимоиндукции;

    Ф – магнитный поток, пронизывающий контур 2,

    .

    Взаимная индуктивность зависит от конфигурации и размеров контуров. Погонная взаимная индуктивность в зависимости от отношения U/d может быть получена из табличных графиков. При l = 1 м, U/d = 0, 1 и = 2, 3 А/с, получаем напряжение помехи В.

     

    Рис. 3.11. Принципиальная схема двух токовых контуров 1 и 2 с расстоянием d между ними

     

    Мероприятия по уменьшению индуктированных напряжений предусматривают:

    - Уменьшение М12 за счет уменьшения площади контура, испытывающего воздействие, т. е. уменьшение l и а и увеличение d;

    - Уменьшение скорости изменения во времени потока Δ Ф/ Δ t при помощи короткозамкнутой петли, расположенной непосредственно у сигнального контура К. Короткозамкнутый контур испытывает большее влияние магнитного поля вследствие меньшего внутреннего сопротивления. В результате ток помехи ist в сигнальном контуре уменьшается, по сравнению с отсутствием контура К;

    - Расположение контуров 1 и 2 ортогонально направлениям силовых линий магнитного поля;

    - Компенсация индуктируемого в контуре 2 напряжения путем скрутки проводов контура 2 (свитая пара);

    - Экранирование кабелей.

     

    3.5. Электромагнитное влияние

    Причиной воздействия излучения являются электромагнитные волны, излучаемые токовым контуром и распространяющиеся в окружающем пространстве со скоростью света С = 300000 км/с (см. рис. 3.12. а). Между длиной волны и частотой f существует известная связь:

    .

    При х > или же x > С/2 f соблюдаются условия дальнего поля. Эти условия необходимо учитывать при частоте 1 МГц на расстоянии х = 50 м, а при частоте 1 ГГц - на расстоянии х = 5 см от источника (при частоте 10 МГц, х = 5 м, а при частоте 100 МГц, х = 0, 5 м). Напряженность электрического поля при расстоянии х от источника мощностью Р может быть определена из соотношения:

    ,

    при этом Ех выражается в В/м, Р - в кВт, х – в км. Например, при Р = 100 Вт и х = 3 м; Ех = 10 В/м.

    Рис. 3.12. Электромагнитное влияние на контур длиной l: а) без экрана; б) с экраном S толщиной d.

    При воздействии электромагнитной волны на электропроводные объекты, вследствие антенного эффекта возникают высокочастотные напряжения, непосредственно или косвенно являющиеся помехами в сигнальных контурах. Приближенно, индуктируемая ЭДС в антенне рассчитывается следующим образом

    ,

    где -эффективная длина антенны.

    Длина зависит от размеров устройства, обладающего антенными свойствами (DL и l на рис. 3.12. а) и длины падающей волны. Для конкретных объектов она определена в нормах DIN/VDE0848, ч.1. Например, при частоте f = 300 МГц, Ех = 10 В/см, l = 0, 1 м = 0, 2 м, напряжение Ust = 2 Вт.

    Защитой от электромагнитного поля, как для ослабления излучения, так и для уменьшения проникновения, служат экранирующие стенки, устанавливаемые между источником и приемником (рис. 3.12. б). Такой стенкой напряженность падающего поля уменьшается от значения Ео до значения Е1. Это обусловлено, с одной стороны, поглощением энергии поля в материале экрана, а с другой – отражением падающей волны. Затухание зависит от толщины экрана, электропроводности и магнитной проницаемости материала, частоты излучения.

     

     

    Контрольные вопросы:

    1. Чему равно отношение напряженности электрического и магнитного поля?

    2. Что необходимо для снижения гальванического влияния?

    3. Перечислите мероприятия по снижению емкостного влияния контуров с общим проводом опорного потенциала.

    4. Перечислите мероприятия по изменению индуктированных напряже-ний.

    5. С какой скоростью распространяются в окружающем пространстве электромагнитные волны?

    6. Как рассчитывается индуктируемая ЭДС в антенне?

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.