3.3.2.Контуры с общим проводом системы опорного потенциала

Такие контуры типичны для аналоговых и цифровых схем (рис 3.9.).

Принимая напряжение помехи равно:

;

При , то .

В этих уравнениях представляют собой постоянную скорость линейно вырастающего выходного напряжения элемента А в интервале .

Рис. 3.9. Емкостное влияние контуров с общим проводом системы опорного потенциала 2, 4:

а – схема с элементами логики; б – схема замещения; 1, 2 – влияющий контур; 3, 4 – контур, испытывающий влияние; С₁₃–паразитная емкость связи

Емкость связи С₁₃ определяется геометрическими размерами и топологией проводников. Два проводника диаметром D и длиной l расположены параллельно друг другу, на расстоянии d имеют следующую емкость связи:

.

Реальное значение С₁₃ = 5 ÷ 100 пФ/м. При С₁₃ = 100 пФ/м, R_Q = 50 Oм, l = 0,1 м и ΔU/Δt = 4 В/нс, U_st = 2 В.

Мероприятия по снижению емкостного влияния контуров с общим проводом опорного потенциала следующие:

- уменьшение емкости С₁₃ достигается уменьшением длины проводов, диаметра проводов, увеличением расстояния d, применением изоляционных проводов и печатных плат.

- увеличение емкости С₃₄ путем размещения сигнальных проводов между проводами системы опорного потенциала.

- выполнение предельно низкоомными токовых контуров, подверженных емкостному влиянию.

- ограничение скорости изменения напряжения ΔU/Δt, которое должно быть не выше, чем требуемая для функционирования (выбором микросхем).

3.3.2. Токовый контур с большой емкостью относительно земли

В длинных заземленных с одной стороны сигнальных линиях при появлении изменяющегося во времени напряжения ΔU протекает ток помехи i_st, обусловленный емкостями С₁ и С₂, и ΔU преобразуется в противофазное напряжение U_st, суммирующееся с напряжением сигнала, поступающего от источника (рис 3.10.)

Рис. 3.10. Односторонне заземленная линия с большими емкостями на землю С₁ и С₂ (а) и ее схема замещения (в) при R_S  >> R_Q; R_S – сопротивление помехи

Средства борьбы с помехами этого вида сводятся к:

- устранению соединения с землей приемной ступени;

- выполнению сигнального контура предельно низкоомным;

- экранированию сигнальной линии;

- введению на приемном конце элементов, разделяющих потенциалы (реле, оптическая развязка, разделительный трансформатор).

3.4. Индуктивная связь

Индуктивное влияние обусловлено паразитным потокосцеплением между контурами (рис 3.11.).

Если в контуре 1 имеет место быстрое изменение тока, например, при коммутационных переключениях, то в контуре 2 индуцируется напряжение помехи

,

где М₁₂ – коэффициент взаимоиндукции;

Ф – магнитный поток, пронизывающий контур 2,

.

Взаимная индуктивность зависит от конфигурации и размеров контуров. Погонная взаимная индуктивность в зависимости от отношения U/d может быть получена из табличных графиков. При l = 1 м, U/d = 0,1 и  = 2,3 А/с, получаем напряжение помехи  В.

Рис. 3.11. Принципиальная схема двух токовых контуров 1 и 2 с расстоянием d между ними

Мероприятия по уменьшению индуктированных напряжений предусматривают:

- Уменьшение М₁₂ за счет уменьшения площади контура, испытывающего воздействие, т. е. уменьшение l и а и увеличение d;

- Уменьшение скорости изменения во времени потока ΔФ/Δt при помощи короткозамкнутой петли, расположенной непосредственно у сигнального контура К. Короткозамкнутый контур испытывает большее влияние магнитного поля вследствие меньшего внутреннего сопротивления. В результате ток помехи i_st в сигнальном контуре уменьшается, по сравнению с отсутствием контура К;

- Расположение контуров 1 и 2 ортогонально направлениям силовых линий магнитного поля;

- Компенсация индуктируемого в контуре 2 напряжения путем скрутки проводов контура 2 (свитая пара);

- Экранирование кабелей.