От этих недостатков свободно решение, показанное на рис. 2-15,г, где
Рис. 2-17. Остаточная паразитная связь при соединении крышки с перегородкой контактными губками.
каждый отсек закрывается отдельной крышкой. Кроме того, в этом варианте не обязательно иметь хороший контакт по всей поверхности соприкосновения крышки с экранируемым отсеком; достаточно прикрепить ее в нескольких точках.
Если заведомо известно, что источники наводок находятся в отсеках А и Б, а приемники — в отсеках В и Г или что связь между конкретными отсеками менее опасна, чем связь между другими отсеками, то можно упростить конструкцию, применив общие крышки для двух или более отсеков, как это показано на рис. 2-15,д.
2-5. ЭКРАНИРОВАНИЕ ПРОВОДОВ
В пространстве, окружающем провод, соединяющий генератор переменного напряжения U с нагрузкой ZH (рис. 2-18), создаются переменные электрическое и магнитное поля. Они могут оказаться причиной наводки паразитных напряжений на находящиеся вблизи детали.
Применение провода с экранирующей металлической оболочкой, не со-
Рис. 2-18. Электрическое и магнитное поля в пространстве, окружающем провод
единенной с корпусом, никакого экранирования не дает. Напряженность
магнитного поля не изменится, так как в оболочке не могут возникнуть дополнительные токи, магнитное поле которых могло бы уменьшить поле, создаваемое основным током I в проводе. Напряженность электрического поля также почти не изменится, так как емкость С0, которую имел провод относительно корпуса, при наличии обо-
лочки разделится на две последовательно |
|
соединенные емкости провод—оболочка и |
|
оболочка—корпус. Эти емкости в сумме |
|
будут лишь немного больше емкости С0 |
|
из-за влияния изоляционного материала с |
|
диэлектрической постоянной ε ≠ 1 в про- |
|
межутке провод—оболочка. |
|
При соединении оболочки с корпусом в |
|
любой одной точке (рис. 2-19) емкость |
|
оболочка—корпус оказывается замкнутой |
Рис. 2-19. Экранирование только |
накоротко, все электрическое поле кон- |
|
центрируется в емкости провод— |
электрического поля: |
оболочка и внешнее электрическое поле |
а—плохое; б—хорошее. |
|
отсутствует. Такое соединение резко увеличивает емкостный ток, протекающий по цепи генератор — провод—оболочка—корпус—генератор, минуя полезную нагрузку ZH.
Для того чтобы полностью защитить внешнее пространство от воздействия электрического поля, необходимо особенно тщательно выполнять соединение оболочки с корпусом, через которое протекает указанный емкостный ток. Здесь совершенно недопустимы соединительные провода любой длины. Подключение оболочки должно осуществляться путем непосредственного контакта, припайкой или приваркой ее к корпусу. Со-
единение оболочки с корпусом в одной точке не освобождает окружающее пространство от магнитного поля.
Для экранирования магнитного поля необходимо создать поле такой же величины и обратного направления. Для этого нужно весь обратный ток генератора, который в схеме рис. 2-18 и 2-19 протекает по корпусу прибора, направить через экранирующую оболочку провода. Тогда магнитный поток Фпр, создаваемый током Iпр, протекающим по проводу, будет равен магнитному потоку Фобр, создаваемому обратным током Iобр, протекающим по оболочке, и в любой точке окружающего пространства выполнится условие
Рис. 2-20. .Полное экранирование электрического и магнитного полей.
Фпр – Фобр = 0.
Для полного осуществления этого принципа необходимо, чтобы экранирующая оболочка была единственным соединением корпусов отсека генератора и отсека нагрузки (рис. 2- 20).
На низких частотах дополнительное соединение корпусов или частичное замыкание оболочки (рис. 2-21) может нарушить экранирование, так как при этом часть обратного тока будет протекать помимо оболочки.
На высоких частотах благодаря поверхностному эффекту обратный ток протекает в основном по внутренней поверхности оболочки (рис. 2-22), падая по экспоненциальному закону по мере приближения к наружной поверхности. Чем выше частота, тем меньше глубина проникновения тока внутрь оболочки, тем меньшая часть тока протекает по ее наружной поверхности и тем меньше проявляется эффект нарушения экранирования при наружном коротком замыкании оболочки (рис. 2-21).
Рис. 2-21. Нарушение экранировки при замыкании корпусов приборов или экранирующей оболочки провода
Практически, если глубина проникновения |
x0,01 (табл. 2-1) меньше |
толщины стенок экранирующей оболочки, то |
|
ток, протекающий по наружной поверхности, |
|
составляет меньше 1% от полного тока, проте- |
|
кающего по оболочке. Этот ток создает между |
|
корпусами приборов и отдельными точками |
|
экранирующей оболочки настолько малую раз- |
|
ность потенциалов, что нарушение экраниро- |
|
вания от наружного короткого замыкания |
|
оболочки на частотах выше 10 Мгц почти не |
|
наблюдается. |
|
Прежде чем применить провода с экранирую- |
Рис. 2-22. Распределение |
плотности тока по стенке |
|
щими оплетками, необходимо учесть следую- |
экранирующей оболочки. |
щие их особенности, которые могут привести к нарушению нормальной работы прибора.
Наличие экранирующей оболочки резко увеличивает емкость провода на корпус, что всегда нежелательно.
Экранированные провода более громоздки, неудобны при монтаже и требуют предохранения от случайных соединений с другими деталями.
Длина экранированного участка должна быть меньше четверти длины самой короткой волны передаваемого по проводу сигнала. Если это условие не соблюдается, то применение экранированного провода нельзя рассматривать как введение дополнительной емкости. Тогда экранированный участок будет длинной коаксиальной линией, которая во избежание возникновения стоячих волн должна быть нагружена на сопротивление, равное волновому.
Поэтому применение экранированных проводов всегда крайне нежелательно. В тех случаях, когда экранирование производится в пределах одного металлического кожуха, следует рассмотреть все возможные варианты решения задачи, прежде чем прибегнуть к экранированным проводам. При этом почти всегда найдется более выгодный вариант и можно будет обойтись без экранированных проводов.
Таким образом, экранированные провода, коаксиальные кабели и многожильные экранированные шланги с экранированными проводами внутри их следует применять только для соединения отдельных блоков и узлов друг с другом. В этом случае экранирование проводов выполняет следующие функции:
а) позволяет освободиться от взаимных паразитных наводок внутри