7. Помехи, вызванные емкостными связями. Физика процессов, схемы замещения и методы борьбы.

Емкостная связь возникает из-за распределенных емкостей между проводами и элементами. Этот вид помехи можно легко наблюдать на экране осциллограф если прикоснуться к сигнальному проводу, подключенному к входу осциллографа. На рис.7.9. представлена схема, в которой имеется внешняя линия A с переменным напряжением U₁ (например, фазный провод сети с частотой 50Гц) и линия B с измерительным сигналом U₂ частотой  f.

Обе линии имеют слева источники и справа приемники с некоторыми сопротивлениями. Между проводами A и B имеется распределенная емкость, которая на схеме отражена эквивалентным элементом C_п.

Рис.7.9. Возникновение помехи через распределенные емкости.

Источник в сети U₁ создает на проводе B  напряжение аддитивной помехи U_П. Значение напряжения помехи зависит от емкостного сопротивления и , следовательно, от емкости С_П. С увеличением емкости C_п (например, с увеличением длины проводов или с уменьшением расстояния между линиями A и B) амплитуда помехи увеличивается

. Если линию B  сделать коаксиальной с заземленным экраном как на упрощенной схеме рис.7.10, то напряжение этой помехи упадет до нуля.

Рис.7.10. Устранение помехи через распределенные емкости с помощью коаксиального кабеля.

Заметим, что на рис.7.10 заземление произведено в одной общей точке. Это принципиально важно. Нужно, чтобы токи, вызванные паразитными емкостями не вызывали падения напряжения на проводах, соединяющих части  устройства с сигналом.

В реальных системах индуктивные и емкостные помехи могут возникать одновременно. На рис.7.10 заземление экрана коаксиального кабеля устроено только в одной точке. Если экран заземлить в двух точках как на рис.7.11, то образуется замкнутый контур abcd , в котором переменное магнитное поле создаст ЭДС электромагнитной индукции.

Рис.7.12. Неправильное повторное заземление экрана коаксиального кабеля, приводящее к индуктивным помехам.

1. Помехи, вызванные гальваническими (кондуктивными) связями. Физика процессов, схемы замещения и методы борьбы.

Кондуктивная связь возникает, например, когда несколько потребителей получают электрическую энергию от одного источника питания (рис.7.13). Здесь два усилительных устройства У1 и У2 питаются от одного источника постоянного напряжения И. В общем для обоих усилителей проводе ab ток равен сумме токов усилителей. Переменная составляющая i₂(t) тока усилителя У2 создает на сопротивлении провода R_ab переменную составляющую напряжения u_a(t)=E_a-R_ab i₂(t). Часть этого напряжения через резисторы, устанавливающие режимы транзисторов по постоянному току, попадет на вход У1 и образует помеху.

Рис.7.13. Схема возникновения помехи в общих цепях питания электронных устройств.

Борьба с этими помехами ведется путем уменьшения сопротивления проводов (увеличение диаметра проводов, применение шин большого сечения) и установкой фильтрующих элементов (например конденсатора фильтра C_ф как на рис. 7.13).

Мощным средством борьбы с помехами является фильтрация (селекция) сигнала. Современные методы фильтрации позволяют за счет сужения полосы пропускания устройств уменьшить энергию помехи. Фильтрация сигналов осуществляется избирательными усилителями -фильтрами.

Важным количественным показателем электронной системы является отношение амплитуды сигнала к шуму. В качественных системах оно должно быть значительно больше 1.

Если форма сигнала известна, то с применением корреляционных методов обработки сигнала удается получить полезную информацию даже в тех случаях, когда энергия помехи превышает энергию сигнала, т.е. когда отношение сигнала к шуму меньше 1.