Несколько слов о вмешательстве
,Шум или помехи могут быть определены как нежелательные электрические сигналы, которые искажают или мешают оригинальному (или желаемому) сигналу. Шум может быть временным (временным) или постоянным.
4 способа, с помощью которых шум может вводить сигнальный кабель и его управление (фото-кредит: bicsi.org)
Непредсказуемый переходный шум вызван, например, молнией.
Постоянный шум может быть обусловлен предсказуемым «гулом» переменного тока 50 или 60 Гц от силовых цепей или гармонических кратных частоте мощности, близкой к кабелю передачи данных. Эта непредсказуемость делает дизайн системы передачи данных довольно сложной задачей.
Электрический шум возникает или передается в систему сигнальных кабелей следующими четырьмя способами:
- Гальванический (прямой электрический контакт)
- Электростатическая муфта
- Электромагнитная индукция (часть 2)
- Радиочастотные помехи (RFI) (часть 2)
Если два сигнал канала в пределах одного кабеля для передачи данных один и тот же опорный сигнала проводника (общий обратный путь), падение напряжения, вызванное сигнала одного канала в опорном проводнике может появиться как шум в другом канале, и приведет к помехам. Это называется гальваническим шумом.
Электростатический шум - один, который передается через различные емкости, присутствующие в системе, например между проводами внутри кабеля, между силовыми и сигнальными кабелями, между проводами на землю или между двумя обмотками трансформатора. Эти емкости представляют собой каналы с низким полным сопротивлением, когда присутствуют шумовые напряжения высокой частоты.
Таким образом, шум может перескакивать через, по-видимому, непроводящие пути и создавать помехи в схемах сигналов / данных.
Электромагнитные помехи (EMI) возникают, когда линии потока сильного магнитного поля, создаваемые силовым проводником, вырезают другие соседние проводники и вызывают наведенные напряжения.
Когда сигнальные кабели задействованы в процессе EMI, это вызывает шум в сигнальных цепях. Это усугубляется, когда гармонические токи присутствуют в системе. Гармоники более высокого порядка имеют гораздо более высокие частоты, чем обычная волна переменного тока, и приводят к помехам, особенно в цепях связи.
Радиочастотные помехи включают в себя взаимодействие шума с помощью радиочастотных помех. Мы сейчас опишем их в деталях.
1. Гальваническая связь (или общая импедансная связь)
В ситуациях, когда две или более электрических цепей имеют общие проводники, может быть некоторая связь между различными цепями с вредными последствиями для подключенных цепей. По сути, это означает, что ток сигнала от одной цепи возвращается назад вдоль общего проводника, что приводит к возникновению напряжения ошибки вдоль шины возврата, что влияет на все остальные сигналы.
Напряжение ошибки связано с емкостью, индуктивностью и сопротивлением в обратном проводе. Эта ситуация показана на рисунке 1 ниже.
Рисунок 1 - Сопротивление
Очевидно, что самый быстрый способ уменьшить влияние импедансной связи заключается в минимизации импеданса обратного провода. Лучшим решением является использование сбалансированной схемы с отдельными коэффициентами возврата для каждого отдельного сигнала, показанного на рисунке 2.
Рисунок 2 - Сопротивление импеданса устранено со сбалансированной схемой
Вернуться к индексу ↑
2. Электростатическое или емкостное соединение
Эта форма связи пропорциональна емкости между источником шума и сигнальными проводами. Величина интерференции зависит от скорости изменения шумового напряжения и емкости между схемой шума и сигнальной схемой.
На рисунке 3 шумовое напряжение подключается к проводам сигнала связи через два конденсатора C 1 и C 2, а шумовое напряжение создается через сопротивления в цепи.
Размер шумового (или ошибочного) напряжения в сигнальных проводах пропорционален:
- Обратное расстояние шумового напряжения от каждого из сигнальных проводов
- Длина (и, следовательно, импеданс) сигнальных проводов, в которые индуцируется шум
- Амплитуда (или сила) шумового напряжения
- Частота шумового напряжения.
Существует четыре метода уменьшения шума, вызванного электростатическим взаимодействием. Они есть:
- Экранирование сигнальных проводов
- Отделившись от источника шума
- Уменьшение амплитуды шумового напряжения (и, возможно, частоты)
- Скручивание сигнальных проводов.
Рисунок 3 - Электростатическая муфта
На рисунке 4 показана ситуация, когда электростатический экран устанавливается вокруг сигнальных проводов.
Токи, генерируемые шумовыми напряжениями, предпочитают пропускать канал с более низким импедансом экрана, а не сигнальные провода. Если один из сигнальных проводов и экран привязаны к земле в одной точке, что гарантирует, что экран и сигнальные провода имеют одинаковый потенциал, тогда уменьшенный ток сигнала течет между сигнальными проводами и экраном.
Рисунок 4 - Щит для минимизации электростатической муфты
Вернуться к индексу ↑
Заметки:
Щит должен иметь материал с низким сопротивлением, например, алюминий или медь. Для слабо экранированного медного экрана (покрытие 85%) коэффициент экранирования составляет около 100 раз или 20 дБ, то есть C3 и C4 составляют около 1/100 C1 или C2. Для многослойного экрана с низким сопротивлением этот коэффициент экранирования может составлять 35 дБ или 3000 раз.
Скручивание сигнальных проводов обеспечивает небольшое улучшение индуцированного шумового напряжения за счет того, что C1 и C2 ближе друг к другу по значению; тем самым гарантируя, что любые шумовые напряжения, возникающие в сигнальных проводах, имеют тенденцию отменять друг друга.
Предоставление щита производителем кабеля гарантирует, что емкость между экраном и проводами одинакова (таким образом, исключая любые шумовые напряжения путем отмены).
Будет продолжено очень скоро
,
Оставайтесь в мелочах;)
Ссылка: Практическое заземление, склеивание, защита и защита от всплесков напряжения - G. Vijayaraghavan, B. Eng (Hons) Consulting Engineer, Chennai, India