Меню

Фильтр помех переменного тока

Разделы сайта

Контакты

Бландова Екатерина Сергеевна, доктор технических наук

ПОМЕХОПОДАВЛЯЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ И ПРИМЕНЕНИЮ.

Источник: журнал «Специальная Техника»

Важнейшим условием защиты информации в технических средствах является создание специализированной базы технологических компонентов – помехоподавляющих изделий, необходимых для принятия схемотехнических мер по минимизации паразитных генераций и побочных излучений на этапе разработки любого электронного устройства.

Побочные излучения обусловлены тем, что в генераторных, усилительных и других функциональных каскадах электронных устройств могут возникать паразитные генерации и наводки. Если при разработке аппаратуры не принять мер подавления указанных процессов непосредственно в местах их возникновения, создаются условия для устойчивого генерирования, усиления и возникновения побочных излучений, уровень которых может превышать нормы допустимых радиопомех. Наличие в устройстве паразитных сигналов приводит к возрастанию сквозных токов, повышению потребляемой мощности и, в конечном счете, выходу из строя изделий микроэлектроники.

Излучения от устройств электронно-вычислительной техники модулированы полезным сигналом, существуют в виде полезных гармоник в широком диапазоне частот, распространяются как кондуктивно, так и в виде излучаемых электромагнитных помех и несут в себе сигнал с тем же информационным содержанием, что и обрабатываемые сигналы. Такие излучения могут быть приняты и выведены на экран монитора аппаратуры перехвата. Устройства средств вычислительной техники могут быть как источником, так и рецептором – устройством, восприимчивым к внешним электромагнитным помехам, и могут служить переизлучателем этих помех.

Побочные излучения и кондуктивные помехи создают каналы утечки информации, обрабатываемой в технических средствах.

Технические меры борьбы с электромагнитными помехами включают в себя меры подавления паразитных генераций – источников побочных излучений, экранирование аппаратуры от внешних электромагнитных полей и фильтрацию кондуктивных помех.

Подавление источника помехи осуществляется оптимальным конструированием электрических схем и разводкой печатных плат с учетом требований по минимизации паразитных генераций, создаваемых внутренними элементами устройства и схемотехникой. Эти меры включают уменьшение числа заземленных контуров, развязку цепей электропитания, устранение излучающих проводников, реконструкцию или устранение особенно шумящих (генерирующих) цепей.

Экранирование является конструктивным средством ослабления любых излучений и имеет большое значение как с точки зрения требований по восприимчивости к помехам, так и по предотвращению излучений паразитных генераций. Экранирование может быть осуществлено применением металлических экранов, напылением проводящего материала на внутреннюю поверхность пластмассовых корпусов, экранированием проводов, локальным экранированием шумящих цепей и узлов, и практически заключается в локализации электромагнитной энергии, создаваемой источником поля. Однако технические решения с применением сплошного экранирования доступными приемлемыми способами осуществить практически невозможно, также как невозможно устранить кондуктивные помехи в проводниках, которые присоединены к внешним источникам, без создания дополнительных условий ослабления помехи на обоих концах кабеля электропитания, сигнальных цепей интерфейса, на входных и выходных контактах электрической схемы и внутри той части сигнальной цепи, которая может служить антенной для приема (или излучения) сигналов помехи.

Фильтрация является основным и эффективным средством подавления (ослабления) кондуктивных помех в цепях электропитания, в сигнальных цепях интерфейса и на печатных платах, в проводах заземления. Помехоподавляющие фильтры позволяют снизить кондуктивные помехи, как от внешних, так и от внутренних источников помех (рис. 1).


Рис. 1. Фильтрация помех фильтром нижних частот.

1. Электромагнитные помехи (ЭМП) от различных радиоэлектронных устройств.
2. Высоковольтные кратковременные пульсации.
3. Помехоподавляющий фильтр.
4. После фильтрации сигнал (напряжение питания) поступает на защищаемое устройство.
5. Защищаемое устройство (рецептор).
6. Не прошедшая через фильтр высокочастотная составляющая помехи проходит на землю.
7. Высоковольтная пульсация проходит на землю.

Применение помехоподавляющих элементов позволяет оптимизировать схемотехнические и конструкторско-технологические решения с целью минимизации или полного устранения паразитных генераций и побочных излучений, снизить восприимчивость аппаратуры к внешним электромагнитным полям и импульсным сигналам, устранить возможные каналы утечки информации. Повышается надежность и помехозащищенность аппаратуры, снижается ее металлоемкость, улучшаются массогабаритные и стоимостные показатели.

Основные сведения о помехоподавляющих фильтрах

В соответствии с расположением полосы пропускания фильтра относительно полосы помехоподавления в частотном спектре различают четыре класса помехоподавляющих фильтров (рис. 2):
— фильтры нижних частот;
— фильтры верхних частот;
— полосовые фильтры;
— режекторные фильтры.

Для решения конкретных задач по обеспечению надежности функционирования, совместимости, помехозащищенности аппаратуры и других традиционных задач электромагнитной совместимости (ЭМС) чаще всего используются полосовые и режекторные фильтры.

Для целей обеспечения помехозащищенности информационных сигналов и защиты информации, обрабатываемой в технических средствах, от утечки по каналам побочных электромагнитных излучений и наводок, как правило, используются широкополосные LC-фильтры нижних частот, а также ферритовые помехоподавляющие изделия, комплектные кабельные изделия с элементами защиты и элементы защиты средств отображения информации (просветные электромагнитные фильтры — экраны) и др.

Возможно применение активных фильтров на основе микросхем (операционных усилителей). Это может быть целесообразно в тех случаях, когда пассивные LC-фильтры становятся очень громоздкими при понижении частоты среза до звуковых частот, когда даже при выборе относительно малой емкости (например, 0,01 мкФ) дроссель становится несоизмеримо большого размера и массы. В активном фильтре операционный усилитель преобразует импеданс подключаемой к нему RС-цепи так, что устройство ведет себя как индуктивность.

Рис. 2. Амплитудно-частотные характеристики помехоподавляющих фильтров.

Выбор типа фильтра

Выбор необходимого типа фильтра зависит от электрической характеристики системы, в которую он должен быть установлен, требований по эффективности подавления помех, в том числе частоты среза и верхней предельной частоты ослабления, т.е. частотных характеристик фильтруемой цепи, а также требований, определенных условиями эксплуатации и от реальных ограничений по установке фильтра в аппаратуре. Все эти факторы увязываются с электрическими характеристиками фильтра. Основные критерии выбора помехоподавляющего фильтра показаны на рис. 3.

Конфигурация электрической схемы фильтра выбирается из следующих соображений.

Фильтр С-типа представляет собой фильтр с малой индуктивностью, работающий как проходной конденсатор, шунтирующий помеху на землю. Хорошо работает при высоких импедансах источника и нагрузки. Выше частоты среза крутизна характеристики вносимого затухания составляет 20 дБ на декаду. Следует избегать использования этого фильтра в цепях, в которых возможны перенапряжения или нестационарные процессы.

Фильтр Г-типа следует применять там, где импедансы источника и нагрузки существенно различны. Индуктивность должна быть обращена к низкоомной цепи. Выше частоты среза крутизна характеристики вносимого затухания составляет 40 дБ на декаду.

Читайте также:  Законы изменения заряда напряжение тока

Фильтр П-типа имеет два проходных конденсатора, шунтирующие помеху на землю, и индуктивность между ними. Такой фильтр представляет собой высокое сопротивление по переменному току как для источника, так и для нагрузки. Больше всего подходит для применения в цепях с высокими, относительно равными по величине импедансами источника и нагрузки. Выше частоты среза крутизна характеристики вносимого затухания составляет 60 дБ на декаду.

Фильтры 2П-типа, 2Т-типа и другие применяются в условиях, сходных с условиями применения фильтров П- и Т-типа, но где предъявляются более высокие требования к характеристикам фильтра или требуется эффективное подавление помех в нижней части рабочего диапазона частот до 10 кГц. Применяются многоэлементные композиции из 5-ти и более индуктивностей и проходных конденсаторов. Большая крутизна характеристики вносимого затухания в таких фильтрах требуется для того, чтобы не допустить вносимого затухания на частотах сетей электропитания, а также в линейных фильтрах, предназначенных для телефонных линий и линий передачи данных.

Структуры типа С, П и 2П дают возможность достижения более высокого вносимого затухания в тех случаях, когда сопротивление источника и нагрузки более 50 Ом. Структуры Т и 2Т дают возможность достижения более высокого вносимого затухания в тех случаях, когда сопротивления источника и нагрузки меньше 50 Ом.

При необходимости в электрическую схему сетевых фильтров могут включаться элементы подавления нестационарных процессов.

Если фильтр будет использоваться в основном в сети переменного тока, то имеются требования по максимально допустимому току утечки. Если фильтр будет использоваться в основном в цепи постоянного тока, то он выбирается на соответствие напряжению при постоянном токе. При вероятности возникновения перенапряжений, выбросов тока и других нестационарных процессов на кабелях электропитания, рекомендуется на входе фильтра ставить индуктивность (звено Г или Т), которая будет в какой-то мере ослаблять возможные выбросы напряжений, обеспечивая определенную степень защиты конденсатора, как более чувствительного к нестационарным процессам элемента.

Рис. 3. Критерии выбора схемы помехоподавляющего фильтра

Помехоподавляющие фильтры выпускаются как зарубежными фирмами, так и предприятиями отечественной промышленности. Зарубежные фирмы производят помехоподавляющие изделия по всей существующей номенклатуре: по току нагрузки (0,5. 100 А), рабочему диапазону частот (0,01 МГц. 10 ГГц), затуханию (20. 100 дБ), температуре окружающей среды (-25°C. +85°C) и т.д. (см. табл. 1). Причем фильтры, выпускаемые зарубежными фирмами (Siemens, TDK, Corcom, Sprague, Timonta, Murata и многими другими), отличаются конструктивным разнообразием корпусов (цилиндрической и прямоугольной формы) и выводов (заземление в виде цапфы, с отдельным земляным или планарным выводом, а также с выводом в виде разъема).

Стандартные помехоподавляющие фильтры, выпускаемые зарубежными фирмами для сети 50 Гц 250 v

№№ п/п

Предприятиями электронной промышленности РФ выпускаются:

— сетевые помехоподавляющие фильтры корпусные;
— сигнальные проходные керамические помехоподавляющие фильтры;
— ферритовые помехоподавляющие изделия и элементы;
— электрические соединители, экранированные и с помехоподавляющими фильтрами-контактами.

Среди сетевых помехоподавляющих фильтров (СПФ), выпускаемых отечественной промышленностью, получили распространение фильтры, параметры которых приведены в табл. 2. Эти фильтры представляют собой n-звенные пассивные LC-фильтры, выполненные в герметичных металлических корпусах. Соединение входа-выхода фильтра с электросетью и нагрузкой осуществляется с помощью проходных контактов, состоящих из вывода, запрессованного в изолирующую втулку. Наружные металлические детали фильтра защищены от коррозии гальванопокрытием.

Почти все типы фильтров, приведенные в табл. 2, залиты эпоксидньм компаундом и рассчитаны на жесткие условия эксплуатации с гарантированным сроком не менее 5 лет со дня изготовления. В отличие от ранее разработанных фильтров (типов ФП, ФПВЧ, ФПС и др.) в этих фильтрах при синтезе их частотных характеристик были использованы паразитные параметры элементов и дроссели на составных магнитопроводах, что позволило значительно улучшить их удельно-объемные и удельно-весовые характеристики.

Кроме того, разработанные для однофазной двухпроводной сети, они нашли широкое применение и в других сетях. На рис. 4 и 5 представлены схемы включения фильтров типа ФПБМ в трехфазную сеть как с заземленной, так и с изолированной нейтралью. Раздел условий эксплуатации технических условий разрешает использование этих фильтров как на переменном (50 Гц, 220В), так и на постоянном (12. 120 В) токе, а удовлетворительная работа их в параллельном режиме позволяет расширить токовой диапазон до 100А.

Рис 4. Схема включения фильтров типа ФПБМ в трехфазную сеть с изолированной нейтралью.

Рис 5. Схема включения фильтров типа ФПБМ в трехфазную сеть с заземленной нейтралью.

Указанные фильтры прошли специальные исследования в соответствии с регламентирующими документами Гостехкомиссии России, соответствуют предъявленным специальным требованиям и могут быть использованы как вспомогательные технические средства в выделенных помещениях I, II и III категорий, где циркулирует секретная информация в речевой форме, и установлены технические устройства, обрабатывающие секретную информацию.

Сетевые помехоподавляющие фильтры отечественного производства

Наименование
фильтра
Ток, А
не более
Частотный
диапазон, МГц
Вносимое
затухание, дБ
Габаритные
размеры,мм
Масса, кГ
не более
ФПБМ-1/2/3 5/10/20 0,01. 10000 60. 90 240х75х55 1,8
ФТМА 0,5 0. 4 0,01. 1000 2 25. 70 45х40х25 0,1
ФСГА 6 0,01. 500 40. 60 180х140х50 1,7
ФППС 3 0,1. 1000 40. 60 62х52х42 0,35
ФСБШ-2/4/7 1/2/5 0,01. 500 15. 50 104х90х60 0,6
ФСШК-1/ФСШК-2 3/6 0,1. 1000 40. 70 62х52х42 0,25
ФПБД 15 0,01. 1000 30. 60 104х94х52 0,6
ФСМА 30 0,01. 1000 30. 60 104х94х52 0,7
ФСБШ-9 10 0,01. 1000 15. 50 104х78х30 0,26

Выводы

1. Сетевые помехоподавляющие фильтры – один из основных способов подавления кондуктивных помех в цепях электропитания, в сигнальных цепях интерфейса, на печатных платах, в проводах заземления.
2. Ток и характер нагрузки, величина затухания, условия эксплуатации – основные параметры при выборе сетевых фильтров.
3. Среди отечественных сетевых помехоподавляющих фильтров в последнее время нашли широкое распространение пассивные LC-фильтры типа ФПБМ, ФСШК, ФСМА, которые соответствуют требованиям Гостехкомиссии России по защите от утечки секретной информации за счет побочных электромагнитных излучений и наводок.

Литература

1. Catalog EEM, 1990 (p. 70)

2. Бландова Е.С., Мещеряков Ю.И., Сереженко И.И. Помехоподавляющие изделия электронной техники//Электронная промышленность, № 2, 1997, стр. 44 – 48

Читайте также:  Почему сила тока в разных участках цепи одинаковая

3. . Бландова Е.С., Сереженко И.И. Помехоподавляющие изделия, выпускаемые электронной промышленностью России//Электронная промышленность, № 4,2000

4. Каталоги фирм Siemens (p. 400), Schaffher (p. 48), TDK (p. 17), Spectrum Control Inc (p. 43), Corcom (p. 120), Curtis (p. 30).

Источник



Как устроен сетевой фильтр и что у него внутри?

Как устроен сетевой фильтр и что у него внутри?

Аватар пользователя

Содержание

Содержание

Наверняка в каждом доме найдется сетевой фильтр, а может даже не один. При этом мало кто серьезно задумывается, зачем он нужен и какие функции выполняет. В данном материале рассмотрим устройство «безмолвного» защитника и назначение его компонентов.

Зачем нужен сетевой фильтр

Прежде чем начать препарировать сетевой фильтр, нужно определиться с проблематикой. Так ли он нужен и может можно без него обойтись?

Современная квартира полна разной электронной техники, которая подключается к обычной электрической розетке. В розетке как раз и кроется основная угроза для «здоровья» техники. Дело в том, что форма питающего напряжения далека от идеала, известного из учебников физики. Помимо основной, «правильной» синусоиды, в ней присутствует огромное количество различных помех, наводок и возмущений, оказывающих негативное влияние на работу электронных компонентов устройств. Природа этих помех многогранна, но, если коротко, то основные причины кроются в следующем:

  • работа импульсных преобразователей и блоков питания, дающих часть «шума» в общую сеть;
  • неравномерность нагрузки общей системы электроснабжения, в которой то и дело включают мощных потребителей (электродвигатели; сварочные трансформаторы, микроволновки и т. д.);
  • природные явления, в частности грозы, вызывающие в проводниках электросети импульсы высокого напряжения;
  • нелинейность нагрузки, что приводит к некоторой разбалансировке питающих сетей, в результате чего между фазным и нейтральным проводом возникают токи высоких гармоник, существенно искажающих эталонную синусоиду как по форме, так и по величине.

Если подойти к решению вопроса по созданию комфортных условий для работы техники кардинально, то наилучшим решением будет установка на ввод электропитания в жилище стабилизатора и фильтров помех. Но такое решение громоздко и достаточно дорого. Компромиссом являются сетевые фильтры для бытовой техники. В них удачно сочетаются невысокая стоимость и необходимый уровень защиты.

Устройство сетевого фильтра

В зависимости от комплектации и ценовой категории сетевого фильтра, в нем могут быть установлены различные компоненты, являющиеся элементами тех или иных видов защиты. На данном этапе познакомимся с максимальной комплектацией сетевого фильтра.

Итак, «правильный» сетевой фильтр должен содержать в своем составе следующие элементы.

Кнопка включения

Подает питающее напряжение на группу розеток. Функционал достаточно простой — банальное включение и отключение напряжения для всех устройств, подключенных к фильтру. Может совмещать в себе функции предохранителя, вызывая обесточивание розеток при необходимости.

Если нужна более гибкая конфигурация фильтра — есть модели с индивидуальными кнопками для каждой розетки.

С точки зрения безопасности наиболее правильными считаются широкие кнопки, одновременно размыкающие линейный и нейтральный проводники. Так фаза никогда не появится на контактах при отключенной кнопке.

Предохранитель

Основная задача предохранителя — защита питающей сети от коротких замыканий в цепях потребителей, а также отключение устройств при превышении расчетной мощности, на которую спроектирован сетевой фильтр. Значения мощности и допустимого тока указываются на информационной табличке, нанесенной на корпус устройства.

Предохранитель состоит из биметаллической пластинки, разрывающей цепь питания при превышении заданной температуры, обусловленной протеканием по цепям токов больших величин. Восстановить цепь можно спустя некоторое время, необходимое для отключения неисправного устройства и остывания биметаллической пластины, просто нажав на кнопку предохранителя.

Варистор

Варистор выполняет в устройстве функцию защиты от импульсного (кратковременного) перенапряжения, вызванного помехами или грозовыми разрядами.

Физически он представляет собой переменный резистор, сопротивление которого резко меняется при достижении определенного порогового значения напряжения. Причем чем выше напряжение порогового значения, тем меньше сопротивление элемента. Таким образом, при прохождении импульса высокого напряжения, варистор шунтирует цепь и вызывает срабатывание предохранителя. При этом, как правило, элемент приходит в негодность.

Конденсатор

Основная задача конденсатора — отсечь от нагрузки высокочастотную помеху, возникающую между фазным и нейтральным проводниками, и вернуть ее обратно в сеть, поскольку он является прекрасным проводником сигналов высокой частоты.

Как правило, для защиты используются конденсаторы, рассчитанные на работу с напряжением питающей сети до 250 В и способные «пережить» кратковременный его всплеск до 2,5 кВ. Обычно емкость используемых конденсаторов находится в диапазоне от 0,1 мкФ до 1 мкФ.

Дроссель

Из курса электротехники известно, что с ростом частоты растет и реактивное сопротивление катушки индуктивности. Она просто не способна пропустить через себя высокочастотные помехи, поскольку они в ней, что называется, «вязнут» и преобразовываются в тепло. Если катушка намотана на ферритовый сердечник, то ее способность противостоять высокочастотным помехам только усиливается.

Свойства дросселя и конденсатора нашли широкое применение в борьбе с помехами высокой частоты, а именно в LC-фильтрах, являющихся недорогим и достаточно эффективным способом противостояния паразитным возмущениям.

Катушка за счет своего индуктивного сопротивления не пропускает к розеткам фильтра высокочастотные помехи, зато их хорошо проводит конденсатор, возвращая их обратно в сеть.

Как работает сетевой фильтр

Работа сетевого фильтра в плане «очистки» от помех и импульсов высокого напряжения наглядно показана на схеме.

В итоге, «грязное» напряжение, пройдя последовательно через функциональные блоки сетевого фильтра, очищается от помех и попадает на сетевые розетки устройства с пригодными для работы подключенных потребителей параметрами.

Источник

Фильтр сетевой наводки 50 Гц

Здравствуйте, уважаемые авторы, журналисты и читатели !

Расскажу о своей самоделке.

Это фильтр сетевой наводки 50 герц.

Чем он может быть полезен.

Любой, кто занимается усилителями, звуковой и измерительной аппаратурой, знает, что такое фон переменного тока. Избавиться от него бывает сложно.

За основу я взял двойной Т мост.

Принцип его работы и расчёт элементов достаточно сложен.
Это описано в разных источниках, при желании можно почитать.

При точной настройке он может сильно ослабить помеху, а также не вносить шумов, поскольку в его схеме нет полупроводников (транзисторов).

Читайте также:  Как зависит ток холостого хода от напряжения

И не требует источника питания. Имеет небольшие габариты.

Это — принципиальная схема.

Я указал на самоделке вход и выход. Хотя предполагаю, что они обратимы, не проверял, не было надобности.

Были использованы следующие детали :

Три одинаковых конденсатора КМБП и шесть резисторов МЛТ 0,125 Вт. На схеме я показал всего три резистора, а на фото шесть. Это связано с тем, что у меня не было точных номиналов и пришлось по цифровому мультиметру подбирать путём параллельного соединения.

Припой, небольшой кусочек нефольгированного текстолита, немного клея и монтажного провода и припоя.

Инструменты:

Паяльник, кусачки, ножницы, пинцет и скальпель.

При повторении конструкции следует учесть следующее.

Конденсаторы можно брать КМПБ, МБМ и другие, кроме керамических и оксидных (электролитических). У этих типов сильная зависимость ёмкости от температуры.

Если есть возможность, подберите номиналы деталей по цифровому прибору. От точности подбора зависит качество подавления сетевой наводки 50 Гц.

Или смотрите на процентную точность номинала деталей. +/- 5 % уже даёт хорошее качество подавления помехи.

На графике я показал АЧХ устройства. Конечно, на практике она несколько плавнее.

В заключение добавлю. Изменив номиналы деталей, фильтр можно изготовить для подавления помехи другой частоты.

Источник

Фильтрация помех в линиях передачи сигналов и питания

Во многих случаях нам приходится заниматься фильтрацией помех в линиях передачи сигналов или питания. Линии питания, идущие от импульсных стабилизаторов напряжения, могут оказаться слишком зашумленными для чувствительных аналоговых схем. Помехи в шины питания или сигнальные линии могут проникать либо от других цепей системы, либо от внешних устройств. Особенно сложной может быть проблема фильтрации линий передачи сигналов, поскольку необходимо удалить все помехи, сохранив при этом целостность полезного сигнала. Такое может быть, если уровни и частотные полосы полезного сигнала и шума имеют один порядок величин. Тогда, возможно, вам придется воспользоваться экранированными кабелями, но часто это является самым нежелательным средством из-за его высокой цены. Даже в таких высокоскоростных сетях, как, например, 100BASE-TX или 1000BASE-T, используются кабели с витыми парами, а не экранированные, как в сетях 10BASE5. Если в случае сетевого кабеля вы имеете низкий импеданс и большую нагрузочную способность драйвера, то при передаче аналоговых сигналов вы сталкиваетесь с высоким импедансом и небольшим допустимым тока драйвера.

Основным принципом построения многих фильтров, используемых для удаления нежелательных частот или шумовых выбросов, является добавление высокого последовательного импеданса и низкого параллельного. Проще говоря, это будут последовательный резистор и параллельный конденсатор, известные вам как фильтр нижних частот. На первый взгляд может показаться, что хорошим способом улучшения ослабления была бы замена резистора на индуктивность, но это не всегда так. С индуктивностью вы будете иметь более крутой наклон характеристики ослабления, но получите резонансную схему, которая может привести к некоторым нежелательным результатам. Рассмотрим изображенный на Рисунке 1 пример с низким импедансом источника сигнала и сопротивлением нагрузки 1 МОм.

Рисунок 1.

Использование комбинации 1 кОм/10 нФ дает частоту среза по уровню –3 дБ порядка 16 кГц и скорость спада 20 дБ/декада (зеленая линия на Рисунке 2). Замена резистора индуктивностью должна улучшить спад до 40 дБ/декада, что и происходит, однако при этом добавляется нежелательный эффект (красная линия на Рисунке 2).

Рисунок 2.

Как вы можете видеть, с индуктивностью затухание становится лучше, но одновременно на частотной характеристике появляется вызванный резонансом пик. Точный отклик, который вы получите, зависит от импедансов источника и нагрузки. Если вы знакомы с конструированием пассивных LC фильтров, то наверняка знаете, насколько важен учет этих импедансов. Чем они ниже, тем лучше подавляют резонанс. Поэтому поведение таких же фильтров в шинах питания будет другим из-за низкого импеданса нагрузки. Результат замены нагрузки 1 МОм на 1 кОм иллюстрируется Рисунком 3.

Рисунок 3.

Улучшение крутизны спада по прежнему сохраняется, но теперь выброс подавлен и стал довольно незначительным. Еще одним преимуществом индуктивности перед резистором является то, что потери мощности в последовательном сопротивлении индуктивности и падение напряжения на нем намного меньше. В случае источника питания маловероятно, что вы захотели бы добавить последовательный резистор 1 кОм, но другое дело – дроссель, который при индуктивности 10 мГн имеет последовательное сопротивление намного меньше, чем 1 кОм. Для подавления высокочастотных помех будут полезны компоненты типа ферритовых фильтров, имеющих обычно форму трубок или бусинок. В спецификациях на них указывается величина импеданса на определенной частоте, скажем, 600 Ом на частоте 100 МГц. На низких частотах (например, 100 кГц) их сопротивление, вероятно, будет меньше 1 Ом, а затухания почти не будет, так как, в основном, эти устройства предназначены для работы на очень высокой частоте.

Рисунок 4.

Еще одно устройство для подавления помех в дифференциальных сигнальных линиях, о котором необходимо знать – синфазный дроссель, обычно представляющий собой тороид с двумя идентичными обмотками. Вследствие взаимной связи между обмотками токи синфазных сигналов складываются, и входной импеданс увеличивается, поэтому индуктивность ослабляет синфазные составляющие сигнала. Для дифференциальных сигналов токи индуктивностей компенсируют друг друга, и на сигналы дроссель не оказывает влияния. Этот эффект иллюстрируется схемой на Рисунке 4. L1 и L2 образуют синфазный дроссель, имеющий взаимную связь между двумя индуктивностями (на схеме не отображена). На схеме показаны индуктивности с немного отличающимися значениями, отображающими небольшой разброс в реальных изделиях.

Рисунок 5.

Частотная зависимость затухания синфазных (зеленая линия) и дифференциальных (красная линия) сигналов показана на Рисунке 5. В этом примере смоделирован коэффициент связи 0.9. Более высокий коэффициент связи дает лучшие результаты на высоких частотах.

Конденсаторы 100 пФ не являются элементами фильтра, а имитируют входную емкость схемы, которой вы управляете. При более высоких сопротивлениях нагрузки необходимо следить за нежелательными резонансами, даже при малых паразитных емкостях. Целесообразно стремиться к тому, чтобы сопротивление нагрузки было как можно более низким, но в разумных пределах, при которых это не приводит к чрезмерному росту искажений сигнала.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Adblock
detector