7.1.2. Подавление емкостных паразитных связей

Емкостная паразитная связь между двумя электричес­кими цепями возникает через ближнее электрическое поле. Для снижения паразитной емкости между электрическими цепями вводится токопроводящий экран, соединенный с об­щим проводом и замыкающий на общий провод большую часть электрических силовых линий [3].

Введением экрана, имеющего сопротивление, равное нулю относительно общего провода, теоретически наводку можно снизить до нуля. Практически же всегда из-за нали­чия проводников и технологических отверстий и возникно­вения краевых эффектов имеется остаточное ближнее элек­трическое поле и, следовательно, остаточная емкость.

При экранировании электрического по­ля очень важно создать низкое сопротивление экрана от­носительно корпуса (общего провода). Появление любого сопротивления, особенно индуктивного, в цепи соединения экрана с общим проводом создает эффект паразитной свя­зи через посторонний провод, поэтому все металлические элементы конструкции всегда должны тща­тельно соединяться между собой и с общим проводом.

7.1.3. Подавление индуктивных паразитных связей

Паразитная индуктивная связь возникает между двумя электрическими цепями через ближнее магнитное поле. Для снижения величины магнитных полей используют два вида экранирования: магнитостатическое и динамическое.

Магнитостатическое экранирование или экранирование шунтированием магнитного поля основано на применении экранов из ферромагнитных материалов с большой магнит­ной проницаемостью. Линии магнитного поля как бы втя­гиваются в материал с более высокой магнитной проницае­мостью, в результате внутри экрана поле ослабляется. Эффективность магнитостатического экранирования зави­сит от магнитного сопротивления экрана [3]

(7.4)

где  — относительная магнитная проницаемость; h — толщина стенок экрана; D — диаметр эквивалентного сфери­ческого экрана. Для экрана в форме куба D=l,2b; b— размер стороны куба.

Эффективность магнитостатического экранирования не зависит от частоты в тех пределах, в которых от частоты не зависит магнитная проницаемость материала экрана. Эф­фективность экранирования снижается при наличии в кон­струкции экрана стыков и швов, идущих поперек линий магнитного поля и снижающих эффективное значение маг­нитной проницаемости экрана. Магнитостатическое экрани­рование имеет невысокую эффективность: Э =2 5, им пользуются в основном на низких частотах, на которых ма­ла эффективность динамического экранирования.

Сущность динамического экранирования заключается в том, что переменное магнитное поле ослабляется по мере проникновения в металл, так как внутренние слои экра­нируются вихревыми токами, возникающими в слоях, рас­положенных ближе к поверхности. Экранирующее дейст­вие вихревых токов определяется двумя факторами: обрат­ным полем, создаваемым токами, протекающими в экране, и поверхностным эффектом в материале экрана. Вследствие экранирования внутренних слоев вихревыми токами, цир­кулирующими в поверхностных слоях, переменное магнит­ное поле ослабляется по толщине материала экрана. Это вызывает неравномерное распределение токов по толщине экрана, называемое поверхностным эффектом:

(7.5)

где – плотность тока на глубине х и на поверхности экрана; – эквивалентная глубина про­никновения тока, на которой плотность тока ослабляется в е раз;  – удельное сопротивление материала экрана, ;  — относительная магнитная проницаемость; – абсолютная магнитная проницаемость вакуума;  – кру­говая частота.

На частотах, на которых толщина , действуют оба фактора, и эффективность экранирования

(7.6)

где h – толщина стенок экрана; D – ширина прямоуголь­ного экрана или диаметр цилиндрического; – коэффи­циент формы. Для прямоугольного экрана , цилин­дрического , сферического .

На очень высоких частотах, где , величина в скобке всегда больше 0,5, что позволяет упростить выражение (7.6)

(7.7)

Из (7.7) проще получить формулу для расчета мини­мальной толщины стенок экрана, обеспечивающей эффек­тивность экранирования не ниже заданной:

(7.8)

На низких частотах или при малой толщине стенок экрана (h>) влияние поверхностного эффекта ниже, и эффективность экранирования

(7.9)