4.3. Требования к помехоустойчивости

Для обеспечения помехоустойчивости приборов и их элементов необходимо гарантировать их работоспособность и с этой целью выделяется три класса требований к электронным устройствам: А1, А2, А3.

А1 – повышенные требования к устройствам управления технологическими процессами.

А2 – нормальные требования к персональным компьютерам и сложным приборам домашнего обихода.

А3 – пониженные требования к простейшим приборам домашнего обихода.

Прибор, кабель, линия – напряжение пробоя между корпусом и землей достигает 1 ÷ 8 кВ, а напряжение пробоя между входными клеммами может варьироваться от 50 до 5 кВ.

При обеспечении внутренней помехоустойчивости S_E при заданных климатических условиях необходимо гарантировать работоспособность рассматриваемого устройства. Это требование понятно и не подлежит дальнейшему обсуждению. Напротив, требования к внешней помехоустойчивости связаны с экономическими проблемами: с одной стороны, необходимо учитывать имеющиеся или ожидаемые в данном месте электромагнитные условия, а с другой – риск и последствия, связанные с возможной электромагнитной несовместимостью.

Контрольные вопросы:

1. Какое явление называют помехоустойчивостью?

2. Охарактеризуйте виды импульсной модуляции.

3. Что необходимо знать для определения импульсной помехоустойчивости транзисторных элементов?

4. Какие требования выделяются для обеспечения помехоустойчивости приборов и их элементов?

5. Какая величина вводится для классификации помехоустойчивости?

6. Чем руководствуются при построении устройств цифровой техники на транзисторных логических элементах?

Лекция№5

5. Пассивные помехоподавляющие и защитные компоненты

5.1. Фильтры

Помехоподавляющие фильтры обеспечивают затухание поступающей по проводам помехи. Их применение предполагает, что спектральные составляющие полезного сигнала и помехи отличаются друг от друга, при этом затухание помехи достигается делением напряжения.

Рис. 5.1. Схема замещения участка цепи, по которому происходит передача полезного сигнала u^’_N и помехи u_o

– напряжение помехи в нагрузке.

F – фильтр низкой частоты, собственное сопротивление которого z_L мало для полезного сигнала ( ) и велико для помехи (u₀);

Коэффициент затухания фильтра оценивается в виде логарифма отношения напряжений и выражается в децибелах и зависит от параметров фильтра, от полных сопротивлений источника и от приемника сигналов:

,

где - напряжение помехи при отсутствии фильтра.

Рис. 5.2. Распределение по частоте сопротивления электроэнергетических сетей.

Основными составными элементами фильтров являются катушки индуктивности и конденсаторы.

При использовании катушек индуктивности и конденсаторов для фильтрации следует иметь в виду, что любой конденсатор наряду с емкостью С обладает паразитной индуктивностью , зависящей от длины выводов конденсатора. Она особенно велика у двухполюсных конденсаторов и мала у коаксиальных конденсаторов-вводов. Каждая катушка индуктивности в дополнение к ее индуктивности L имеет паразитную емкость . Поэтому для кажущегося сопротивления существует зависимость от частоты, представленная на рис. 5.3., обладающая резонансной точкой, в отличие от идеальной характеристики. Сведения о собственных резонансных частотах конденсаторов, применяемых для подавления помех, приведены на рис. 5.4.

а) б)

Рис.5.3. Частотные зависимости кажущихся сопротивлений конденсатора (а) и катушки индуктивности (б)

Рис. 5.4. Значения собственных резонансных частот помехоподавляющих конденсаторов в зависимости от их емкости С

Пренебрегая активной составляющей, можно для зависимостей на рис. 5.3. использовать следующие выражения.

Для конденсаторов (рис. 5.3. а) кажущееся сопротивление:

(5.11)

Идеальная характеристика при отсутствии L_p рассчитывается как

- . (5.12)

Реальная характеристика с учетом L_p:

, (5.13)

где .

Для катушек индуктивности (рис. 5.3. б) кажущееся сопротивление:

. (5.14)

Идеальная характеристика при отсутствии С_р:

+ . (5.15)

Реальная характеристика с учетом :

. (5.16)

Здесь

Таблица 1. Рекомендации по выбору структуры фильтра

Сопротивление источника	Схема фильтра	Сопротивление приемника
Мало		Мало
Велико		Велико
Мало		Велико
Велико		Мало
Мало, неизвестно		Мало, неизвестно
Велико, неизвестно		Велико, неизвестно