|
|
@@ -0,0 +1,38 @@
|
|
|
+# Виды паразитных связей и наводок
|
|
|
+### Введение
|
|
|
+Паразитные связи и наводки представляют собой электрические соединения и помехи, возникающие в устройствах радиоэлектроники. Помехи могут передаваться от источника помехи к ее приемнику через паразитные (т. е. нежелательные) связи: кондуктивные, емкостные и индуктивные. Данные явления могут значительно повлиять на качество сигнала, что, в свою очередь, может привести к утечке информации, снижению надежности и ухудшению работы системы.
|
|
|
+
|
|
|
+### 1. Паразитные емкостные связи
|
|
|
+Парази́тная ёмкость — нежелательная электрическая ёмкость(характеристика проводника, мера его способности аккумулировать электрический заряд), существующая между проводниками или элементами электронных схем, либо внутри самих элементов.
|
|
|
+
|
|
|
+Предположим, что рядом с сигнальным проводом проходит некоторый провод, по которому протекает ток помехи. Тогда вследствие эффекта электромагнитной индукции на сигнальном проводе будет наводиться напряжение помехи.
|
|
|
+Для уменьшения взаимной индуктивности площадь данного контура должна быть минимальной, т.е. сигнальный провод должен быть проложен максимально близко к земляному (а еще лучше - свит с ним). Эффективную площадь "витка" можно уменьшить, если расположить его в плоскости, перпендикулярной плоскости контура с током помехи.
|
|
|
+Емкостная наводка через паразитную емкость между проводниками, наоборот, полностью определяется величиной внутреннего сопротивления источника сигнала, поскольку оно входит в делитель напряжения помехи, состоящий из сопротивления, включенного параллельно, и емкости.
|
|
|
+
|
|
|
+Основные эффекты, обусловленные наличием паразитных ёмкостей:
|
|
|
+
|
|
|
+* Перекрёстные помехи
|
|
|
+* Снижение эффективности фильтров
|
|
|
+* Паразитные положительные и отрицательные обратные связи. Из-за непредсказуемости фазовых характеристик паразитных связей их влияние может произвольно меняться. В усилителях положительная обратная связь может приводить к самовозбуждению, отрицательная — к уменьшению коэффициента усиления и частоты среза.
|
|
|
+* Искажение передаточной функции участка цепи
|
|
|
+* Нарушение согласования импеданса(комплексное сопротивление между двумя узлами цепи или двухполюсника для гармонического сигнала.)
|
|
|
+
|
|
|
+В действительности сигнальный проводник имеет некоторое индуктивное и резистивное сопротивление, падение напряжения помехи на котором не позволяет полностью устранить емкостную наводку с помощью источника с низким внутренним сопротивлением. Особенно важно учитывать индуктивность сигнального провода в случае высокочастотных помех.
|
|
|
+
|
|
|
+Датчики, имеющие большое внутреннее сопротивление или малое напряжение сигнала, нужно использовать совместно с усилителем, расположенным в непосредственной близости к датчику, а к приемнику следует передавать уже усиленный сигнал.
|
|
|
+
|
|
|
+Дуальная ситуация означает, что для устранения индуктивной наводки носителем сигнала должен быть ток, а не напряжение, т. е. источником сигнала должен быть идеальный источник тока . Ток источника тока не зависит от характера нагрузки (по определению), в том числе от величины наведенной э.д.с.
|
|
|
+
|
|
|
+Таким образом, для снижения емкостной наводки сигнал нужно передавать с помощью идеального источника напряжения, а для снижения индуктивной наводки - с помощью идеального источника тока.
|
|
|
+
|
|
|
+Выбор носителя информации (ток или напряжение) в конкретном случае зависит от того, какая помеха преобладает: токовая или емкостная. Как правило, емкостные наводки преобладают над индуктивными, если источник помехи имеет большое напряжение. Индуктивные же помехи создаются током, поэтому они велики в случае, когда источником помехи является мощное оборудование, потребляющее большой ток. Отметим, что экранирование низкочастотной индуктивной наводки технически гораздо сложнее, чем емкостной, поскольку магнитный экран изготавливается из толстоголиста ферромагнитного материала.
|
|
|
+
|
|
|
+Преимущества передачи сигнала в форме тока и в форме напряжения совмещаются в промежуточном случае, когда информации передается путем передачи максимальной мощности, т.е. когда сопротивление приемника равно сопротивлению источника сигнала . При этом достигается максимум мощности, передаваемой от источника к приемнику. Отношение мощности помехи к мощности сигнала определяет величину погрешности, вносимой помехами в канал передачи информации. Поэтому в общем случае для получения качественной передачи можно просто увеличивать мощность сигнала , для получения чего достаточно уменьшить сопротивление приемника . Однако сигнал большой мощности порождает помехи для других устройств, поэтому данный путь в промышленной автоматизации не используется.
|
|
|
+
|
|
|
+### Паразитные кондуктивные связи
|
|
|
+Кондуктивная наводка - это помеха, которая передается из соседних электрических цепей не через электромагнитное поле, а путем переноса электрического тока по общим для обеих цепей проводникам, в основном через общие участки цепей заземления или питания. Обычно источниками кондуктивных помех являются генераторы, цепи с большим током, цифровая часть аналого-цифровой схемы, реле, сеть питания 220 В, помехи с частотой преобразования источника бесперебойного питания (UPS), DC-DC и AC-DC преобразователи(служат для преобразования переменного напряжения в постоянное. Они принимают на вход сетевое напряжение 220 или 380 В и выдают на выходе стабилизированное постоянное напряжение, как правило, 3.3, 5, 9, 12, 15, 24 или 48 В.), шаговые двигатели с импульсным питанием.
|
|
|
+
|
|
|
+Цепь, состоящая из нескольких операционных усилителей, может создать на проводе длиной в 20 см падение напряжения более 1 мВ, что сравнимо с величиной МЗР 12-разрядного приемника сигнала. Особенно большие проблемы может создать цифровое устройство, работающее в момент передачи аналогового сигнала.
|
|
|
+Решением описанной проблемы является подсоединение "земли" источника сигнала к приемнику отдельным изолированным проводом, который не используется ни для каких иных целей.
|
|
|
+
|
|
|
+Для предотвращения возникновения описанной проблемы следует различать понятия "силовая земля", "аналоговая земля", "цифровая земля". Все эти "земли" должны быть выполнены разными проводами и их нужно соединять только в одной общей точке. Сигнальные цепи нельзя использовать для питания даже маломощной аппаратуры.
|
ypv
