Reducerea nivelului de interferență de la comutarea surselor de alimentare. Producătorii competenți ar fi trebuit să prevadă totul! Filtre din seria EDP

Pentru a preveni interferențele de la dispozitivele electrice și radio, este necesar să le echipați cu un filtru de suprimare a interferențelor de la rețea, situat în interiorul echipamentului, care vă permite să combateți interferența la sursa lor.

Dacă nu găsiți un filtru gata făcut, îl puteți face singur. Circuitul filtrului de suprimare a zgomotului este prezentat în figura de mai jos:

Filtrul este în două trepte. Prima etapă este realizată pe baza unui transformator longitudinal (choke cu două înfășurări) T1, a doua este o bobina de înaltă frecvență L1 și L2. Înfășurările transformatorului T1 sunt conectate în serie cu firele de linie ale rețelei de alimentare. Din acest motiv, câmpurile de joasă frecvență cu o frecvență de 50 Hz în fiecare înfășurare au direcții opuse și se anulează reciproc. Sub influența interferenței asupra firelor de putere, înfășurările transformatorului sunt conectate în serie, iar rezistența lor inductivă XL crește odată cu creșterea frecvenței de interferență: XL = ωL = 2πfL, f este frecvența interferenței, L este inductanța a înfăşurărilor transformatorului conectate în serie.

Rezistența condensatoarelor C1, C2, dimpotrivă, scade odată cu creșterea frecvenței (Xc = 1 / ωC = 1 / 2πfC), prin urmare, zgomotul și salturile bruște sunt „scurtcircuitate” la intrarea și la ieșirea filtrului. Aceeași funcție este îndeplinită de condensatoarele C3 și C4.

Chokes LI, L2 reprezintă încă o serie de rezistență suplimentară pentru interferența de înaltă frecvență, asigurând o atenuare ulterioară a acestora. Rezistoarele R2, R3 reduc factorul Q al lui L1, L2 pentru a elimina fenomenele de rezonanță.

Rezistorul R1 asigură o descărcare rapidă a condensatoarelor C1-C4 atunci când cablul de alimentare este deconectat de la rețea și este necesar pentru manipularea în siguranță a dispozitivului.

Părțile protectorului de supratensiune sunt situate pe placa de circuit imprimat prezentată în figura de mai jos:

Placa de circuit imprimat este proiectată pentru instalarea unui transformator longitudinal industrial de la unități de computer personal. Puteți realiza singur un transformator făcându-l pe un inel de ferită cu o permeabilitate de 1000NN ... 3000NN cu un diametru de 20 ... 30 mm. Marginile inelului sunt tratate cu șmirghel cu granulație fină, după care inelul este înfășurat cu bandă fluoroplastică. Ambele înfășurări sunt înfășurate în aceeași direcție cu un fir PEV-2 cu diametrul de 0,7 mm și au 10 ... 20 de spire fiecare. Înfășurările sunt așezate strict simetric pe fiecare jumătate a inelului, distanța dintre borne trebuie să fie de cel puțin 3 ... 4 mm. De producție industrială sunt și șocurile L2 și L3, înfășurate pe miezuri de ferită cu diametrul de 3 mm și lungimea de 15 mm. Fiecare șoc conține trei straturi de sârmă PEV-2 cu un diametru de 0,6 mm, lungimea înfășurării este de 10 mm. Pentru a preveni alunecarea spirelor, sufocul este impregnat cu adeziv epoxidic. Parametrii produselor de bobinare sunt selectați din condiția puterii maxime a filtrului de până la 500 W. La putere mai mare, dimensiunile miezurilor filtrului și diametrul firelor trebuie mărite. Dimensiunile plăcii de circuit imprimat vor trebui, de asemenea, modificate, dar ar trebui să vă străduiți întotdeauna pentru o aranjare compactă a elementelor de filtrare.

Sursele de comutare, controlerele tiristoare, comutatoarele, transmițătoarele radio puternice, motoarele electrice, substațiile, orice descărcări electrice din apropierea liniilor electrice (fulger, aparate de sudură etc.) generează interferențe în bandă îngustă și în bandă largă de diferite naturi și compoziții spectrale. Acest lucru complică funcționarea echipamentelor sensibile la curent scăzut, introduce distorsiuni în rezultatele măsurătorilor, provoacă defecțiuni și chiar defecțiune atât a ansamblurilor de instrumente, cât și a întregilor complexe de echipamente.

În circuitele electrice simetrice (circuite neîmpământate și circuite cu un punct de mijloc împământat) interferența antifază apare sub formă de tensiuni echilibrate (pe sarcină) și se numește simetrică, în literatura străină se numește interferență în mod diferenţial. Interferența în modul comun într-un circuit echilibrat se numește interferență asimetrică sau în modul comun.

Zgomotul de linie simetrică predomină de obicei la frecvențe de până la câteva sute de kHz. La frecvențe de peste 1 MHz predomină interferența asimetrică.

Un caz destul de simplu este interferența în bandă îngustă, a cărei eliminare se reduce la filtrarea frecvenței fundamentale (purtătoare) a interferenței și a armonicilor sale. Un caz mult mai complicat este zgomotul de impuls de înaltă frecvență, al cărui spectru acoperă o gamă de până la zeci de MHz. A face față unei astfel de interferențe este destul de dificilă.

Doar o abordare sistematică va ajuta la eliminarea interferențelor complexe puternice, care include o listă de măsuri pentru suprimarea componentelor nedorite ale circuitelor de tensiune și semnal de alimentare: ecranare, împământare, instalarea corectă a liniilor de alimentare și semnal și, desigur, filtrare. Un număr mare de dispozitive de filtrare de diferite modele, factori de calitate, aplicații etc. produs și folosit în întreaga lume.

Designul filtrelor diferă în funcție de tipul de interferență și de zona de aplicare. Dar, de regulă, dispozitivul este o combinație de circuite LC, formând etape de filtrare și filtre de tip P.

O caracteristică importantă a unui filtru de linie este curentul maxim de scurgere. În aplicațiile de putere, acest curent poate atinge o valoare care este periculoasă pentru oameni. Pe baza valorilor curentului de scurgere, filtrele sunt clasificate în funcție de niveluri de siguranță: aplicații care permit contactul omului cu carcasa dispozitivului și aplicații în care contactul cu carcasa este nedorit. Este important să rețineți că carcasa filtrului necesită împământare obligatorie.

TE-Connectivity, bazându-se pe cei peste 50 de ani de experiență ai Corcom în proiectarea și dezvoltarea filtrelor electromagnetice și RF, oferă cea mai largă gamă de dispozitive pentru utilizare într-o varietate de industrii și ansambluri hardware. O serie de serii populare de la acest producător sunt prezentate pe piața rusă.

Filtre de uz general seria B

Filtrele din seria B (Figura 1) sunt filtre fiabile și compacte la un preț accesibil. O gamă largă de curenți de funcționare, factor de calitate bună și o selecție largă de tipuri de conexiune oferă o gamă largă de aplicații pentru aceste dispozitive.

Orez. 1.

Seria B include două modificări - VB și EB, ale căror caracteristici tehnice sunt prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1. Principalele caracteristici tehnice ale filtrelor de linie din seria B

Circuitul electric al filtrului este prezentat în figura 2.

Orez. 2.

Atenuarea semnalului de interferență în dB este prezentată în Fig. 3.

Orez. 3.

Filtre din seria T

Filtrele din această serie (Figura 4) sunt filtre RF de înaltă performanță pentru circuitele de alimentare ale surselor de alimentare cu comutare. Avantajele seriei sunt suprimarea excelentă a zgomotului antifază și modul comun, dimensiune compactă. Curenții de scurgere scăzuti permit ca seria T să fie utilizată în dispozitive cu consum redus de energie.

Orez. 4.

Seria include două modificări - ET și VT, ale căror caracteristici tehnice sunt prezentate în tabelul 2.

Masa 2. Principalele caracteristici tehnice ale protectorilor de supratensiune din seria T

Schema electrică a filtrului din seria T este prezentată în Figura 5.

Orez. 5.

Atenuarea semnalului de zgomot în dB atunci când linia este încărcată pe un rezistor de terminare de 50 Ohm este prezentată în Fig. 6.

Orez. 6.

Filtre din seria K

Filtrele din seria K (Figura 7) sunt filtre de putere RF de uz general. Sunt proiectate pentru utilizare în circuite de putere cu impedanță ridicată. Ideal pentru aplicații în care interferența RF pulsată, continuă și/sau pulsată este indusă pe linie. Modelele cu indicele EK îndeplinesc cerințele standardelor de utilizare în dispozitive portabile, echipamente medicale.

Orez. 7.

Filtrele cu indice C sunt echipate cu un bobinet între cadru și conductorul de împământare. Principalii parametri electrici ai filtrelor de linie din seria K sunt prezentați în Tabelul 3.

Tabelul 3. Parametrii electrici de bază ai protectorilor de supratensiune din seria K

Circuitul electric al filtrului din seria K este prezentat în Figura 8.

Orez. opt.

Atenuarea semnalului de zgomot în dB atunci când linia este încărcată pe un rezistor de terminare de 50 Ohm este prezentată în Fig. 9.

Orez. 9.

Filtre din seria EMC

Filtrele din această serie (Figura 10) sunt filtre de putere RF în două etape compacte și eficiente. Au o serie de avantaje: coeficient ridicat de reducere a zgomotului în modul comun în regiunea de joasă frecvență, coeficient ridicat de reducere a zgomotului antifază, dimensiune compactă. Seria EMC se concentrează pe aplicații cu surse de alimentare comutatoare.

Orez. zece.

Principalele caracteristici tehnice sunt prezentate în tabelul 4.

Tabelul 4. Parametrii electrici principali ai dispozitivelor de protecție la supratensiune din seria EMC

Schema de cablare a filtrului EMC este prezentată în Figura 11.

Orez. unsprezece.

Atenuarea semnalului de zgomot în dB atunci când linia este încărcată pe un rezistor de terminare de 50 Ohm este prezentată în Fig. 12.

Orez. 12.

Filtre din seria EDP

2. Ghid de produs Corcom, Filtre RFI de uz general pentru sarcini cu impedanță mare la curent scăzut Seria B, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, p. 15

3. Ghid de produs Corcom, filtre RFI de uz general montabile pe placă de computer, seriile EBP, EDP și EOP, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, p. 21

4. Ghid de produs Corcom, Filtre de linie de alimentare RFI cu două etape compacte și rentabile Seria EMC, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, p. 24

5. Ghid de produs Corcom, Filtru monofazat de linie de alimentare pentru convertoare de frecvență Seria FC, 1654001, 06/2011, p. treizeci

6. Ghid de produs Corcom, Filtre de linie de alimentare RFI de uz general - ideale pentru sarcini de înaltă impedanță Seria K, 1654001, 06/2011, p. 49

7. Ghid de produs Corcom, Filtre de linie de alimentare RFI de înaltă performanță pentru surse de alimentare cu comutare Seria T, 1654001, 06/2011, p. 80

8. Ghid de produs Corcom, Filtre compacte RFI trifazate WYE Seria AYO, 1654001, 06/2011, p. 111.

Obtinere informatii tehnice, comanda mostre, livrare - e-mail:

Filtre EMI/RFI de rețea și semnal de la TE Connectivity. De la placă la instalație industrială

Companie TE Connectivity este lider mondial în proiectarea și fabricarea de dispozitive de protecție la supratensiune pentru suprimarea eficientă a interferențelor electromagnetice și de radiofrecvență în electronică și industrie. Linia de produse include peste 70 de serii de dispozitive pentru filtrarea atât a circuitelor de alimentare din surse externe și interne, cât și a circuitelor de semnal în cea mai largă gamă de aplicații.

Filtrele au următoarele opțiuni de design: miniatură pentru instalare pe o placă de circuit imprimat; carcase de diferite dimensiuni și tipuri de conectare a liniilor de alimentare și a liniilor de sarcină; sub formă de conectori de putere gata confecționați și conectori de comunicații pentru echipamente de rețea și telefonie; industriale, realizate sub formă de dulapuri industriale gata făcute.

Filtrele de linie sunt produse pentru aplicații AC și DC, rețele mono și trifazate, acoperă gama de curenți de funcționare 1... 1200 A și tensiuni 120/250/480 VAC, 48... 130 VDC. Toate dispozitivele sunt caracterizate de o cădere scăzută de tensiune - nu mai mult de 1% din tensiunea de funcționare. Curentul de scurgere, în funcție de puterea și designul filtrului, este de 0,2 ... 8,0 mA. Intervalul de frecvență medie pe serie este de 10 kHz... 30 MHz. Serie AQ conceput pentru o gamă de frecvență mai largă: 10 kHz… 1 GHz. Extinderea aplicațiilor dispozitivelor sale, TE Connectivity produce filtre pentru circuite de sarcină cu impedanță joasă și înaltă. De exemplu, filtrele de mare impedanță ale seriei EP, H, Q, Rși V pentru sarcini cu impedanță scăzută și serii cu impedanță scăzută B, EC, ED, EF, G, K, N, Q, S, SK, T, W, X, Yși Z pentru sarcini de impedanță mare.

Conectorii de comunicație cu filtre de semnal integrate sunt disponibili în design ecranat, dual și cu profil redus.

Fiecare filtru de la TE Connectivity este dublu testat: în faza de asamblare și deja ca produs finit. Toate produsele respectă standardele internaționale de calitate și siguranță.

Filtru de suprimare EMI (10+)

Filtru de interferență electromagnetică de înaltă frecvență

Motivul apariției zgomotului de impuls de înaltă frecvență este trivial. Viteza luminii nu este infinită, iar câmpul electromagnetic se deplasează cu viteza luminii. Când avem un dispozitiv care convertește cumva tensiunea rețelei prin comutare frecventă, ne așteptăm ca în firele de alimentare care merg la rețea să apară curenți de ondulare direcționați unul către celălalt. Printr-un fir, curentul curge în dispozitiv, iar prin celălalt, curge afară. Dar nu este deloc așa. Datorită caracterului finit al vitezei de propagare a câmpului, impulsul curentului de intrare este defazat față de cel de ieșire. Astfel, la o anumită frecvență, curenții de înaltă frecvență din firele rețelei curg în aceeași direcție, în fază.

Din păcate, în articole se întâlnesc periodic erori, se corectează, se completează articolele, se dezvoltă, se pregătesc altele noi. Abonează-te la știri pentru a fi la curent.

Dacă ceva nu este clar, asigurați-vă că întrebați!

Shevkoplyas B.V. „Structuri de microprocesoare. Soluții de inginerie.” Moscova, editura „Radio”, 1990. capitolul 4

4.1. Suprimarea zgomotului de linie primară

Forma de undă a tensiunii alternative a unei rețele industriale de alimentare (~ "220 V, 50 Hz) pentru perioade scurte de timp poate diferi foarte mult de cea sinusoidală - sunt posibile supratensiuni sau "inserții", o scădere a amplitudinii unuia sau mai multe semi-unde etc. Motivele apariției unor astfel de distorsiuni sunt legate de obicei de o schimbare bruscă a sarcinii rețelei, de exemplu, atunci când este pornit un motor electric puternic, cuptor, mașină de sudură. Prin urmare, este necesar, dacă este posibil, pentru a izola de astfel de surse de interferență prin intermediul rețelei (Fig. 4.1).

Orez. 4.1 Variante de conectare a unui dispozitiv digital la o rețea de alimentare primară

În plus față de această măsură, poate fi necesară introducerea unui protector la supratensiune la intrarea de alimentare a dispozitivului pentru a suprima interferențele pe termen scurt. Frecvența de rezonanță a filtrului poate fi în intervalul 0,1,5-300 MHz; Filtrele de bandă largă asigură suprimarea interferențelor pe întreaga gamă specificată.

Figura 4.2 prezintă un exemplu de circuit de filtru de rețea Acest filtru are dimensiunile de 30 XZOX20 mm și este montat direct pe blocul de intrare a rețelei în dispozitiv. Filtrele ar trebui să utilizeze condensatoare și inductori de înaltă frecvență, fie nuclee fără miez, fie nuclee de înaltă frecvență.

În unele cazuri, este obligatoriu să se introducă un scut electrostatic (o conductă de apă obișnuită conectată la o carcasă a tabloului de alimentare cu împământare) pentru a așeza firele rețelei primare de alimentare în interiorul acesteia. După cum se menționează în, emițătorul de unde scurte al flotei de taxiuri, situat pe partea opusă a străzii, este capabil, cu o anumită orientare relativă, să inducă semnale cu o amplitudine de câteva sute de volți pe o bucată de sârmă. Același fir, plasat într-un ecran electrostatic, va fi protejat în mod fiabil de acest tip de interferență.

Orez. 4.2. Exemplu de circuit de filtru de rețea

Luați în considerare metode de suprimare a zgomotului din rețea direct în sursa de alimentare a dispozitivului. Dacă înfășurările primare și secundare ale transformatorului de putere sunt situate pe aceeași bobină (Fig.4.3, a), atunci datorită cuplării capacitive dintre înfășurări, zgomotul de impuls poate trece de la circuitul primar la secundar. Conform celor patru metode recomandate de suprimare a unor astfel de interferențe (în ordinea creșterii eficienței).

1. Înfășurările primare și secundare ale transformatorului de putere sunt realizate pe diferite bobine (Figura 4.3, b). Capacitatea de trecere C scade, dar eficiența scade, deoarece nu tot fluxul magnetic din regiunea de înfășurare primară intră în regiunea de înfășurare secundară din cauza împrăștierii prin spațiul înconjurător.
2. Înfășurările primare și secundare sunt realizate pe aceeași bobină, dar separate printr-un ecran de folie de cupru cu o grosime de cel puțin 0,2 mm. Scutul nu trebuie să fie o buclă scurtcircuitată. Este conectat la masa cadrului dispozitivului (Fig. 4.3, c)
3. Înfășurarea primară este complet închisă într-un ecran care nu este o tură scurtcircuitată. Ecranul este împământat (fig. 4.3, G).
4. Înfășurările primare și secundare sunt închise în ecrane individuale, între care este așezat un ecran de separare. Întregul transformator este închis într-o carcasă metalică (Fig.4.3,<Э). Экраны и корпус заземляются. Этот тип трансформатора в силу предельной защищенности от прохождения помех получил название «ультраизолятор».

Cu toate metodele de mai sus de suprimare a interferențelor, cablarea cablurilor de rețea în interiorul dispozitivului ar trebui să fie efectuată cu un fir ecranat, conectând scutul la masa cadrului. Regatul Unit nevalid
legați într-un pachet de fire de rețea și alte (alimentare, semnal etc.) „chiar și în cazul ecranării ambelor.

Se recomandă instalarea unui condensator cu o capacitate de aproximativ 0,1 μF în paralel cu înfășurarea primară a transformatorului de putere în imediata apropiere a bornelor de înfășurare și, în serie cu acesta, un rezistor limitator de curent cu o rezistență de aproximativ 100 Ohm. Acest lucru face posibilă „închiderea” energiei stocate în miezul transformatorului de putere în momentul deschiderii întrerupătorului de alimentare.

Orez. 4.3. Opțiuni pentru protejarea unui transformator de putere de transmiterea zgomotului de impuls de la rețea la circuitul secundar (și invers):
a - fără protecție; b - separarea înfăşurărilor primare şi secundare; v- așezarea ecranului între înfășurări; G - ecranarea completă a înfășurării primare; d - ecranarea completă a tuturor elementelor transformatorului

Orez. 4.4. Schema de alimentare simplificată (A) si diagrame (b, c), explicând funcționarea unui redresor cu undă întreagă.

Sursa de alimentare este cu cât sursa de zgomot de impuls în rețea este mai mare, cu atât capacitatea condensatorului C este mai mare.

Rețineți că, odată cu creșterea capacității C a filtrului (Fig. 4.4, a) a sursei de alimentare a dispozitivului nostru, probabilitatea defecțiunilor dispozitivelor învecinate crește, deoarece consumul de energie din rețea de către dispozitivul nostru capătă tot mai mult caracterul de lovituri. Într-adevăr, tensiunea la ieșirea redresorului crește și în acele intervale de timp când energia este preluată din rețea (Fig. 4.4, b). Aceste intervale din fig. 4.4 sunt umbrite.

Odată cu creșterea capacității condensatorului C, perioadele de încărcare a acestuia devin din ce în ce mai mici (Fig. 4.4, c), iar curentul preluat într-un impuls din rețea devine din ce în ce mai mare. Astfel, un dispozitiv în exterior „inofensiv” poate crea interferențe în rețea care „nu este inferioară” interferențelor de la o mașină de sudură.

4.2. Reguli de bază care asigură protecție împotriva interferenței solului

În dispozitivele realizate sub formă de blocuri complete structural, există cel puțin două tipuri de autobuze „la sol” - carcasă și circuit. În conformitate cu cerințele de siguranță, magistrala cadru este în mod necesar conectată la magistrala de împământare așezată în cameră. Busul de circuit (față de care sunt măsurate nivelurile de tensiune ale semnalului) nu trebuie conectat la magistrala cadru din interiorul blocului - trebuie scoasă o clemă separată pentru aceasta, izolată de cadru.

Orez. 4.5. Împământarea necorespunzătoare și corectă a dispozitivelor digitale. Este prezentat un autobuz la sol care se găsește de obicei în interior

În fig. 4.5 prezintă opțiuni pentru împământarea incorectă și corectă a unui grup de dispozitive, care sunt interconectate prin linii de informații. (aceste rânduri nu sunt afișate). Autobuzele de circuit „masă” sunt conectate prin fire individuale în punctul A, iar cadrul - în punctul B, cât mai aproape posibil de punctul A. Este posibil ca punctul A să nu fie conectat la magistrala de masă în camere, dar acest lucru creează inconveniente, de exemplu, atunci când lucrați cu un osciloscop, care Masa sondei este conectată la carcasă.

Cu o împământare incorectă (vezi Fig. 4.5), tensiunile de impuls generate de curenții de egalizare de-a lungul magistralei de masă vor fi aplicate efectiv la intrările elementelor trunchiului receptor, ceea ce poate provoca declanșarea lor falsă. Trebuie remarcat faptul că alegerea celei mai bune opțiuni de împământare depinde de condițiile „locale” specifice și este adesea efectuată după o serie de experimente atente. Cu toate acestea, regula generală (vezi Figura 4.5) este întotdeauna valabilă.

4.3. Suprimarea interferențelor pe circuitele secundare de alimentare

Datorită inductanței finite a șinelor de putere și de masă, curenții de impuls fac ca tensiuni de impuls atât cu polaritate pozitivă, cât și cu polaritate negativă să fie aplicate între pinii de putere și de masă ai microcircuitelor. Dacă magistralele de alimentare și de masă sunt realizate cu conductori subțiri imprimați sau alți conductori, iar condensatorii de decuplare de înaltă frecvență sunt fie complet absenți, fie numărul lor este insuficient, atunci când mai multe microcircuite TTL sunt comutate simultan la capătul „depărtat” al plăcii de circuit imprimat , amplitudinea zgomotului de impuls în sursa de alimentare (supratensiuni care acționează între sursa de alimentare și masa microcircuitului) poate fi de 2 V sau mai mult. Prin urmare, atunci când proiectați o placă de circuit imprimat, trebuie urmate următoarele îndrumări.

1. Șinele de alimentare și de masă trebuie să aibă inductanță minimă. Pentru a face acest lucru, ele sunt realizate sub formă de structuri de zăbrele care acoperă întreaga zonă a plăcii de circuit imprimat. Este inacceptabil să se conecteze microcircuite TTL la magistrală, care este o „ramură”, deoarece pe măsură ce se apropie de capătul său, inductanța circuitelor de alimentare se acumulează. Șinele de alimentare și de masă ar trebui, dacă este posibil, să acopere întreaga zonă liberă a plăcii de circuit imprimat. O atenție deosebită trebuie acordată proiectării matricelor de memorie dinamică acumulativă pe K565RU5, RU7 etc. Matricea ar trebui să fie un pătrat, astfel încât liniile de adresă și de control să aibă o lungime minimă. Fiecare microcircuit trebuie să fie într-o celulă individuală a structurii rețelei formată din șinele de putere și de masă (două grile independente). Magistralele de putere și de masă ale matricei de stocare nu ar trebui să fie încărcate cu curenți „străini” care curg din driverele de adrese, amplificatoarele de semnal de control etc.
2. Conectarea magistralelor externe de alimentare și de masă la placă prin conector ar trebui să se facă prin mai multe contacte, distanțate uniform de-a lungul lungimii conectorului, astfel încât intrarea în structurile de rețea ale magistralelor de putere și de masă să se facă din mai multe puncte simultan. .
3. Interferența la sursa de alimentare trebuie suprimată aproape de locul unde apare. Prin urmare, un condensator de înaltă frecvență cu o capacitate de cel puțin 0,02 μF trebuie să fie amplasat lângă pinii de alimentare ai fiecărui microcircuit TTL. Acest lucru este valabil și în special pentru cipurile de memorie heap menționate mai sus. Pentru a filtra interferența de joasă frecvență, este necesar să folosiți condensatori electrolitici, de exemplu, cu o capacitate de 100 μF. Când se utilizează microcircuite de memorie dinamică, condensatoarele electrolitice sunt instalate, de exemplu, în colțurile matricei de stocare sau în alt loc. , dar lângă aceste microcircuite.

Prin urmare, în loc de condensatoare de înaltă frecvență, se folosesc magistrale speciale de alimentare BUS-BAR, CAP-BUS, care sunt așezate sub liniile de microcircuit sau între ele, fără a perturba tehnologia automată obișnuită de instalare a elementelor pe placă, urmată de „undă”. " lipire. Aceste magistrale sunt condensatoare distribuite cu o capacitate liniară de aproximativ 0,02 μF / cm. Cu aceeași capacitate totală ca și condensatoarele discrete, magistralele oferă o respingere semnificativ mai bună a zgomotului la densități mai mari de cablare.

Orez. 4.6. Variante de conectare a plăcilor P1-PZ la unitatea de alimentare

În fig. 4.6 se dau recomandări pentru conectarea dispozitivelor realizate pe plăci cu circuite imprimate P1 — PZ la ieșirea sursei de alimentare. Un dispozitiv de curent mare realizat pe placa PZ creează mai mult zgomot pe magistralele de alimentare și de masă, așa că ar trebui să fie adus fizic mai aproape de sursa de alimentare și, chiar mai bine, ar trebui alimentat folosind magistralele individuale.

4.4. Reguli de lucru cu linii de comunicare agreate

În fig. 4.7 prezintă forma de undă a semnalelor transmise prin cablu, în funcție de raportul dintre rezistența rezistenței de sarcină R și impedanța caracteristică a cablului p. Semnalele sunt transmise fără distorsiuni când R = p. Este cunoscută impedanța caracteristică a unui anumit tip de cablu coaxial (de exemplu, 50, 75, 100 ohmi). Impedanța caracteristică a cablurilor plate și a perechilor răsucite este de obicei apropiată de 110-130 ohmi; valoarea sa exactă poate fi obținută experimental prin selectarea unui rezistor K, atunci când este conectat, distorsiunile sunt minime (vezi Fig. 4.7). Când efectuați un experiment, nu utilizați rezistențe variabile ale firului, deoarece acestea au o inductanță mare și pot distorsiona forma de undă.

Linie de comunicație de tip „open collector” (Fig. 4.8). Pentru transmiterea fiecărui semnal trunchi cu un timp de creștere de aproximativ 10 ns la distanțe care depășesc 30 cm, se utilizează o pereche răsucită separată sau o pereche de conductori este separată într-un cablu plat. În starea pasivă, toate emițătoarele sunt oprite. Când orice transmițător sau grup de transmițătoare este declanșat, tensiunea de linie scade de la mai mult de 3 V la aproximativ 0,4 V.

Cu o lungime a liniei de 15 m și cu potrivirea sa corectă, durata proceselor tranzitorii în ea nu depășește 75 ns. Linia implementează funcția de editare SAU în raport cu semnalele reprezentate de niveluri joase de tensiune.

Orez. 4.7. Transmiterea semnalului prin cablu. О - generator de impulsuri de tensiune

Linie de comunicație de tip „emițător deschis” (Fig. 4.9 "). Acest exemplu arată un exemplu de linie care utilizează un cablu plat. Firele de semnal alternează cu firele de pământ. În mod ideal, fiecare fir de semnal este mărginit pe ambele părți de propriile fire de pământ, dar de obicei acest lucru nu este deosebit de necesar. În Fig. 4.9, fiecare fir de semnal este adiacent cu pământul „propriu” și „străin”, ceea ce este de obicei destul de acceptabil. Un cablu plat și un set de perechi răsucite sunt în esență același lucru, și totuși, acesta din urmă este de preferat în condițiile unui nivel crescut de interferență externă. O linie de emițător deschisă oferă o funcție SAU cu fir pentru semnalele reprezentate de niveluri înalte de tensiune. Caracteristicile de sincronizare sunt aproximativ aceleași cu cele ale unei linii „colector deschis”.

Linie de comunicație de tip „pereche diferențială” (Fig. 4.10). Linia este folosită pentru transmisia unidirecțională a semnalului și se caracterizează printr-o imunitate sporită la zgomot, deoarece receptorul reacționează la diferența de semnale, iar interferențele induse din exterior acționează asupra ambelor fire aproximativ în același mod. Lungimea liniei este practic limitată de rezistența ohmică a firelor și poate ajunge la câteva sute de metri.

Orez, 4,8. Linie de comunicare a colectorului deschis

Orez. 4.9. Linie de comunicație de tip „emițător deschis”.

Orez. 4.10. Linie de comunicare pereche diferențială

Toate liniile discutate ar trebui să utilizeze receptoare cu impedanță de intrare mare, capacitate de intrare scăzută și, de preferință, cu o caracteristică de transfer de histerezis pentru a crește imunitatea la zgomot.

Implementarea fizică a autostrăzii (Fig. 4. II), Fiecare dispozitiv conectat la portbagaj conține doi conectori. Un circuit similar cu cel prezentat în Fig. 4.11, a fost luat în considerare mai devreme (vezi Fig. 3.3), prin urmare, ne vom opri doar asupra regulilor care trebuie respectate la proiectarea unităților de potrivire (SB).

Transmiterea semnalelor trunchiului prin conectori. Cele mai bune opțiuni pentru cablarea conectorilor sunt prezentate în Fig. .4.12. În aceste cazuri, partea frontală a pulsului care rulează de-a lungul liniei aproape că nu „simte” conectorul, deoarece neomogenitatea introdusă în linia de cablu este nesemnificativă. Acest lucru necesită totuși luarea a 50% din contactele utilizate în subteran.

Dacă această condiție este imposibilă din anumite motive, atunci este posibil, în detrimentul imunității la zgomot, să se accepte a doua opțiune, mai economică, dar numărul de contacte pentru cablarea conectorilor, prezentată în Fig. 4.13. Această opțiune este adesea folosită în practică. Împământările perechi răsucite (sau împământarea cablurilor plate) sunt colectate pe benzi metalice cu cea mai mare secțiune transversală posibilă, de exemplu 5 mm2.

Cablajul acestor terenuri se realizează uniform pe lungimea benzii, deoarece firele de semnal corespunzătoare sunt conectate. Ambele benzi sunt conectate printr-un conector folosind o serie de jumperi de lungime minimă și secțiune transversală maximă, iar jumperii sunt distanțați uniform de-a lungul lungimii benzilor. Fiecare jumper de împământare trebuie să corespundă cu cel mult patru linii de semnal, dar numărul total de jumperi nu trebuie să fie mai mic de trei (unul în centru și două la margini).

Orez. 4.13. Opțiune acceptabilă pentru transmiterea semnalului prin conector. H- = 5 mm2 — secțiunea transversală a barei, 5 ^ 0,5 mm2 — secțiunea transversală a firului de împământare

Orez. 4.14. Opțiuni pentru efectuarea ramurilor din trunchi

Executarea ramurilor de pe autostrada.În fig. 4.14 prezintă opțiuni pentru executarea incorectă și corectă a unei ramuri din trunchi. Este trasată traseul unei linii, firul de împământare este afișat condiționat. Prima opțiune (o greșeală tipică a inginerilor de circuite începători!) Se caracterizează prin împărțirea energiei valurilor în două părți,

Orez. 4.15. Opțiuni pentru conectarea receptoarelor la portbagaj
care vine de la linia A. O parte merge la sarcina liniei B, cealaltă se duce la sarcina liniei C. După încărcarea liniei C, unda „plină” începe să se propagă de-a lungul liniei B, încercând să ajungă din urmă cu val cu jumătate din energia care a plecat mai devreme. Frontul de semnal are astfel o formă în trepte.

Odată cu executarea corectă a ramificației, segmentele liniilor A, C și B se dovedesc a fi conectate în serie, prin urmare unda practic nu este divizată și fronturile de semnal nu sunt distorsionate. Emițătoarele și receptoarele amplasate pe placă trebuie să fie cât mai aproape de marginea acesteia pentru a reduce neomogenitatea introdusă în punctul în care se îmbină segmentele de linie B și C.

Transceiverele cu una sau două căi pot fi utilizate pentru a decupla fasciculele receptorului de coloana vertebrală (vezi Fig. 3.18. 3.19). Când ramificați o linie în mai multe direcții, trebuie alocat un transmițător separat pentru fiecare (Fig. 4.15, v).

Pentru transmisia pe linie, este mai bine să folosiți impulsuri trapezoidale decât dreptunghiulare. Semnalele cu margini superficiale, după cum sa menționat, se propagă de-a lungul liniei cu mai puțină distorsiune. În principiu, în absența interferențelor externe pentru orice linie arbitrar lungă și chiar inconsistentă, puteți alege o rată de creștere atât de lentă a semnalului, încât semnalele transmise și recepționate să difere cu o cantitate arbitrar de mică.

Pentru a obține impulsuri trapezoidale, emițătorul este realizat sub forma unui amplificator diferențial cu o buclă de feedback integratoare. La intrarea receptorului principal, realizat tot sub forma unui amplificator diferential, este instalat un circuit integrator pentru a filtra interferenta de inalta frecventa.

Când se transmit semnale în interiorul plăcii, când numărul de receptoare este mare, se folosește adesea „terminarea în serie”. Constă în faptul că în serie cu ieșirea emițătorului, în imediata apropiere a acestei ieșiri, este pornit un rezistor cu o rezistență de 20-50 Ohm. Acest lucru vă permite să amortizați procesele oscilatorii de pe fronturile de semnal. Această tehnică este adesea folosită la transmiterea semnalelor de control (KA5, SAZ, \ UE) de la amplificatoare la LSI-uri de memorie dinamică.

4.5. Despre proprietățile de protecție ale cablurilor

În fig. 4.16, a prezintă cea mai simplă schemă de transmitere a semnalelor printr-un cablu coaxial, care în unele cazuri poate fi considerată destul de satisfăcătoare. Principalul său dezavantaj este că, în prezența curenților de egalizare pulsați între împământarea cadrului (egalizarea potențialului este funcția principală a sistemului de împământare a cadrului), o parte din acești curenți 1 pot trece prin împletitura cablului și pot provoca o cădere de tensiune (în principal datorită inductanța împletiturii), care acționează în cele din urmă asupra sarcinii K.

Mai mult, în acest sens, diagrama prezentată în Fig. 4.16, a, se dovedește a fi de preferat, iar odată cu creșterea numărului de puncte de contact ale mantalei cablului cu masa cadrului, sunt îmbunătățite posibilitățile ca sarcinile induse să se scurgă din împletitură. Utilizarea unui cablu cu o împletitură suplimentară (Fig. 4.16, c) permite protecție atât împotriva capturilor capacitive, cât și împotriva curenților de egalizare, care în acest caz curg prin împletitura exterioară și practic nu afectează circuitul de semnal.

Conectarea unui cablu cu împletitură suplimentară conform diagramei prezentate în Fig. 4.16, d, vă permite să îmbunătățiți proprietățile de frecvență ale liniei prin reducerea capacității sale liniare. În mod ideal, potențialul oricărei secțiuni elementare a miezului central coincide cu potențialul cilindrului elementar al împletiturii interioare care înconjoară această secțiune.

Liniile de acest tip sunt folosite în rețelele locale de calculatoare pentru a crește viteza de transfer de informații. Mantaua exterioară a cablului face parte din circuitul de semnal și, prin urmare, în ceea ce privește imunitatea la interferențe externe, acest circuit este echivalent cu circuitul prezentat în Fig. 4.16.6.

Orez. 4.16. Utilizarea cablului

Nici împletitura de cupru sau aluminiu a unui cablu coaxial simplu nu îl protejează de efectele câmpurilor magnetice de joasă frecvență. Aceste câmpuri induc EMF atât pe secțiunea de împletitură, cât și pe secțiunea corespunzătoare a miezului central.

Deși aceste CEM au același nume în semn, ele nu se compensează reciproc ca mărime datorită geometriei diferite a conductorilor corespunzători - miezul central și împletitura. EMF diferențial este aplicat în cele din urmă la sarcina K. Pânză suplimentară (Fig. 4. 16, c, d) de asemenea, nu poate împiedica pătrunderea unui câmp magnetic de joasă frecvență în regiunea sa interioară

Protecția împotriva câmpurilor magnetice de joasă frecvență este asigurată de un cablu care conține o pereche de fire răsucite, închise într-o împletitură (Fig. 4.16, e).În acest caz, EMF indus de un câmp magnetic extern pe firele care alcătuiesc perechea răsucită se compensează complet reciproc atât în ​​semn cât și în valoare absolută.

Acest lucru este cu atât mai adevărat, cu cât pasul de răsucire a firelor este mai mic în comparație cu zona de acțiune a câmpului și cu atât mai atent (simetric) este efectuată răsucirea. Dezavantajul unei astfel de linii este „plafonul” de frecvență relativ joasă - aproximativ 15 MHz - din cauza pierderilor mari de energie ale semnalului util la frecvențe mai mari.

Diagrama prezentată în fig. 4.16, e, oferă cea mai bună protecție împotriva tuturor tipurilor de interferență (captură capacitivă, curenți de egalizare, câmpuri magnetice de joasă frecvență, câmpuri electromagnetice de înaltă frecvență).

Se recomandă conectarea împletiturii interioare la pământul de „inginerizare radio” sau „adevărat” (literalmente împământat), iar împletitura exterioară la pământul „sistem” (circuit sau cadru). În absența unei legături „adevărate”, puteți utiliza schema de conectare prezentată în fig. 4. 16, f.

Impletitura exterioara se conecteaza la masa sistemului la ambele capete, in timp ce impletitura interioara se conecteaza doar la partea sursa. În cazurile în care nu este nevoie de protecție împotriva câmpurilor magnetice de joasă frecvență și este posibil să se transmită informații fără a utiliza semnale de parafază, unul dintre firele de pereche răsucite poate servi ca fir de semnal, iar celălalt ca scut. În aceste cazuri, circuitele prezentate în Fig. 4.16, c, f, pot fi considerate cabluri coaxiale cu trei ecrane - un fir de împământare torsadat, un cablu împletit interior și exterior.

4.6. Utilizarea optocuplelor pentru a suprima interferențele

Dacă dispozitivele sistemului sunt separate de o distanță considerabilă, de exemplu, de 500 m, atunci este dificil să se bazeze pe faptul că terenurile lor au întotdeauna același potențial. După cum sa menționat, curenții de egalizare de-a lungul conductorilor de pământ creează zgomot de impuls pe acești conductori datorită inductanței lor. Această interferență se aplică în cele din urmă intrărilor receptorilor și poate provoca alarme false.

Utilizarea liniilor de perechi diferențiale (vezi § 4.4) poate suprima doar zgomotul de mod comun și, prin urmare, nu dă întotdeauna rezultate pozitive. În fig. 4.17 prezintă diagramele optocuplelor dintre două dispozitive aflate la distanță unul de celălalt.

Orez. 4.17. Scheme de izolare optocuplor între dispozitive aflate la distanță unul de celălalt:
a - cu un receptor activ, b- cu transmițător activ

Un circuit cu un „receptor activ” (Fig. 4.17, a) conține un optocupler VI de transmisie și un optocupler de recepție V2. Când semnale pulsate sunt aplicate la intrarea X, LED-ul optocuplerului VI emite periodic lumină, ca urmare, tranzistorul de ieșire al acestui optocupler se saturează periodic și rezistența dintre punctele a și b scade de la câteva sute de kilo-ohmi la câteva zeci. de ohmi.

Când tranzistorul de ieșire al optocuplerului de transmisie este pornit, curentul de la polul pozitiv al sursei U2 trece prin LED-ul optocuplerului V2, linie (punctele a și b) și revine la polul negativ al acestei surse. Sursa U2 este izolată de sursa U3.

Dacă tranzistorul de ieșire al optocuplerului de transmisie este oprit, nu curge nici un curent prin circuitul sursă U2. Semnalul X "la ieșirea optocuplerului V2 este aproape de zero dacă LED-ul său este aprins și aproape de +4 V dacă acest LED este stins. Astfel, când X == 0, LED-urile optocuplelor de transmisie și recepție sunt aprinse. și, prin urmare, X" == 0. Când X == 1, ambele LED-uri sunt stinse și X "== 1.

Izolarea optocuplerului poate crește semnificativ imunitatea la zgomot a canalului de comunicație și poate asigura transmiterea informațiilor pe distanțe de ordinul sutelor de metri. Diodele conectate la optocuptoarele de transmisie și recepție sunt folosite pentru a le proteja de supratensiuni inverse. Circuitul de rezistență conectat la sursa U2 servește la setarea curentului în linie și la limitarea curentului prin LED-ul optocuplatorului receptor.

Curentul din linie conform interfeței IRPS poate fi selectat egal cu 20 sau 40 mA. La alegerea valorilor rezistenței trebuie luată în considerare rezistența ohmică a liniei de comunicație. Schemă cu un „transmițător activ” (Fig. 4.17, b) diferă de precedentul prin faptul că sursa de alimentare a liniei U2 este situată pe partea laterală a transmițătorului. Acest lucru nu oferă niciun avantaj - ambele circuite sunt în esență aceleași și sunt așa-numitele „bucle de curent”.

Recomandările date în acest capitol pot părea prea dure pentru un designer de circuite începător. Lupta împotriva interferențelor îi apare ca o „bătălie cu moara de vânt”, iar lipsa de experiență în proiectarea dispozitivelor de complexitate crescută creează iluzia că este posibil să se creeze un dispozitiv funcțional fără a urma vreuna dintre recomandările date.

Într-adevăr, uneori acest lucru este posibil. Există chiar și cazuri cunoscute de producție în serie a unor astfel de dispozitive. Cu toate acestea, în recenziile informale ale muncii lor, puteți auzi multe expresii non-tehnice interesante, cum ar fi efect de vizită si altele, mai simple si mai inteligibile.

Sursele de comutare (UPS), construite pe baza convertoarelor de tensiune DC (rețea redresată) la AC, generează zgomot nedorit. Pe colectoarele (scurgerile) întrerupătoarelor de alimentare ale controlerelor UPS există o tensiune apropiată de formă dreptunghiulară, cu o balansare care ajunge la 600 ... 700V. În plus, există circuite închise în UPS, prin care circulă curenți pulsați cu margini și pante destul de abrupte (0,1 ... 1 μs) și o amplitudine de până la 3 ... 5 A și mai mult.

În general, convertoarele PWM care funcționează la o frecvență de comutare constantă generează zgomot într-o bandă de frecvență cunoscută, ceea ce facilitează suprimarea acestora și este unul dintre motivele utilizării lor pe scară largă în circuitele de alimentare cu impulsuri pentru aparatele de uz casnic.

Cu toate acestea, sursele de alimentare în comutație, indiferent de tipul de convertor PWM utilizat, trebuie să fie echipate cu circuite de suprimare pentru două tipuri principale de interferență. Aceste zgomote sunt zgomote de intrare cu un singur capăt (diferențial) și zgomote de intrare echilibrate (mod comun).

Mecanismele de apariție, propagare și metodele de luptă în comutarea surselor de alimentare cu aceste zgomote vor fi luate în considerare folosind exemplul circuitelor echivalente corespunzătoare ale convertoarelor.

Fig. 1 Apariția zgomotului dezechilibrat

Zgomotul de intrare cu un singur capăt este un curent de zgomot care curge datorită diferenței de tensiune Vin dintre cei doi conductori de intrare (Fig. 1). Tranzistorul cheie al convertorului este prezentat în figură sub forma unui comutator Fs, care este pornit și oprit secvențial la frecvența pseudo-frecvenței convertorului. Sarcina este prezentată ca un rezistor variabil R L, a cărui rezistență se modifică în funcție de curentul de sarcină. Elementele pasive L și C corespund filtrului de intrare încorporat în convertor. În plus, aproape toate convertoarele sunt echipate cu un condensator de intrare Cb, iar unele au, de asemenea, cel puțin o inductanță în serie mică (choke) luată în considerare în impedanța sursei Zs (Zs ia în considerare și inductanța intrinsecă a redresorului de linie netezire electrolitică). condensator).

Suprimarea eficientă a interferenței asimetrice se realizează prin acțiunea de șuntare a condensatorului Cb, care trebuie să fie de înaltă calitate și să fie caracterizat prin inductanță în serie echivalentă (ESI) și rezistență (ESR) scăzută în intervalul de frecvență corespunzător (de obicei în domeniul de frecvență de comutare). Si mai sus). În circuitele reale, Cb este de obicei un condensator constant de 0,1 ... 1,0 μF, deturnând condensatorul electrolitic al redresorului de rețea. În redresor, se străduiesc simultan să utilizeze condensatoare electrolitice de înaltă calitate, de regulă, tantal, cu EPI și ESR mici.

Interferența simetrică este suprimată folosind un balun, care este un inductor cu două înfășurări având același număr de spire. Are o impedanță mare pentru curentul simetric, dar practic nulă pentru dezechilibrat.

Curentul dezechilibrat (inclusiv curentul absorbit) curge în înfășurarea superioară a transformatorului și iese din cea inferioară. Deoarece curenții prin aceste înfășurări sunt egale ca mărime și direcție opusă, iar numărul de spire în înfășurări este același, fluxul magnetic rezultat în miez din cauza curentului dezechilibrat se dovedește a fi zero, deși cantitatea de curent consumat poate fi foarte mare. Din acest motiv, un miez cu permeabilitate ridicată, fără spațiu de aer, este de obicei utilizat într-un transformator balun. Mai mult, are o inductanță suficient de mare pentru un curent simetric atunci când se utilizează înfășurări de doar câteva spire. Un curent de interferență simetric mult mai mic circulă în principal prin înfășurarea inferioară, precum și prin cea superioară în aceeași direcție. În consecință, transformatorul balun are o impedanță mare pentru curenții perturbatori simetrici.

Ca măsuri suplimentare pentru suprimarea interferențelor în sursele de alimentare cu impulsuri, se aplică următoarele:

Măsurile de mai sus, de regulă, sunt suficiente și, prin urmare, în echipamentele de uz casnic, sursele de alimentare cu impuls sunt de obicei utilizate fără carcase de ecranare.

Fig. 3 Circuitul tipic al unui filtru de linie și redresor

Unele dintre metodele luate în considerare de tratare a interferențelor într-un UPS sunt ilustrate prin exemplul unui circuit tipic al unui redresor de rețea (Fig. 3) utilizat în proiectarea VM și TV. Condensatorii C5 ... C8 instalați în paralel cu diodele D1 ... D4 ale redresoarelor de punte ale tensiunii de rețea servesc la suprimarea interferențelor asimetrice. Același rol îl joacă condensatoarele C1,2, care simetrică potențialele firului de rețea în raport cu șasiul echipamentului electronic.