1. Механизмы связи.
Существенным при рассмотрении проблем электромагнитной совместимости является значение механизмов связи К между источником помех Q и ччувствительным к помехам элементом прибора S , обусловленных механизмами воздействий и соответствующих основных правил, по которым можно эффективно противостоять этим воздействиям уже на стадии проектирования, создания устройств. (Рис. 1) дает представление о принципиально возможных видах связи между двумя контурами с током, (1 и 2) или о путях проникновения помехи z от источника Q к элементу S по проводам или через поле. В первом случае говорят о гальванической связи, а во втором, в зависимости от условий, о внутренней или внешней емкостной связи (если преобладает электрическое поле), зависящей от частоты и расстояния между источником и чувствительным элементом, или же об индуктивной связи (если преобладает магнитное поле). Используется также понятие электромагнитной связи. В этом случае между напряженностями электрического и магнитного полей существует строгое соотношение: E/H=377 Ом.
Рис. . Механизмы связи между контурами:
1 и 2 - влияющий и испытывающий влияние контуры; с - скорость света; leff - эффективная длина антенны; f- частота; λ - длина волны
ВОПРОС №5
Лекция №3. Способы распространения помех.
2. Гальваническое влияние
Гальваническое влияние может осуществляться через общие полные сопротивления, как правило, через сопротивления сетевых проводов, систем опорных потенциалов или через систему защитных и заземляющих проводов.
В качестве примера на (рис. 2) показана схема питания постоянным напряжением логических модулей В1 – Вn , в которой изменение тока одного модуля (di/dt) генерирует напряжение помехи ust из-за падения напряжения на R и L, накладывающегося на напряжение питания u. Упрощенно напряжение помехи
ust = RΔi + LΔi/Δt
Рис. 2. Пример гальванической связи в цепях электропитания
Это напряжение, как видно из формулы, при заданных значениях Δі и Δі/Δt тем ниже, чем меньше параметры полных сопротивлений общих цепей. Согласно известному соотношению активное сопротивление проводника:
R=l/γS
где S - площадь поперечного сечения проводника; 1 - его длина; γ - электрическая удельная проводимось материала. Поэтому проводник необходимо выбирать предельно коротким, а его сечение должно быть возможно большим.
Активная составляющая напряжения помехи ust =RΔi при достаточно обоснованном выборе сечения проводника обычно остается сравнительно малой (милливольты) по отношению к индуктивной составляющей:
ust =LΔi/Δt
Для уменьшения L и тем самым ust имеются следующие возможности: сокращение длины проводов, для круглых проводов заданной площади сечения или диаметра - сокращение до минимального расстояния между проводами, а для проводников прямоугольного сечения - увеличение отношения ширина/толщина.
Для снижения гальванического влияния в соединительных проводах цепей питания и сигнальных контурах рекомендуют следующие мероприятия:
1) - выполнение соединений между двумя или более контурами с возможно низким полным сопротивлением, особенно низкой индуктивностью. Для этого требуется по возможности меньшая длина общих линий, большое сечение проводников (особенно для проводников системы опорного потенциала, общей для многих контуров), малые расстояния d между проводами цепей питания (расположение прямого и обратного проводов рядом друг с другом), выполнение системы опорного потенциала в печатных платах, жгутах, разъемах, соединений с корпусом, землей, а при возможности и проводов питания в виде плоских шин. Эффективным является выполнение соединений шин системы опорного потенциала в виде многих параллельных кабелей, благодаря чему одновременно компенсируются как емкостные, так и индуктивные влияния;
2) - гальваническая развязка, т.е. устранение совместных проводящих соединений между различными контурами, или же гальваническое разделение контуров таким образом, чтобы ток
наиболее мощного контура или ток фильтра не протекал по слаботочному контуру. Это осуществляется отказом от общих обратных проводников в цепях передачи сигналов (рис. 3 а), от использования проводов заземления, корпусов приборов, машин и технологических устройств в качестве проводов сигнальных цепей. Систему опорного потенциала, если это требуется, необходимо присоединять лишь к точкам заземления или к корпусу прибора. Системы опорных потенциалов аналоговых модулей (рис. 3 б) и системы питания компонентов устройств автоматизации (рис. 3 в) следует соединять звездой. Целесообразно раздельно питать мощные электрические и аналоговые, дискретные функциональные элементы в целях устранения влияния внутреннего сопротивления питающей сети (рис. 3 г);
3) - разделение потенциалов, т.е. устранение любых гальванических контактов между контурами при функционально связанных сигнальных и силовых цепях (рис. 3 д) в системах, в которых не предусматривается обмен информацией.
ВОПРОС №6