Главная | Обратная связь

Противофазные и синфазные помехи

Противофазные помехи U_ПФ возникают между прямыми и обратными проводами электрических контуров или между входными зажимами подверженных помехам систем, токи I_ПФ имеют в прямых и обратных проводах то же направление, что и токи полезных сигналов. В симметричных контурах (в отсутствие заземления) это появление симметричных напряжений, в несимметричных контурах – появление несимметричного напряжения. Напряжения, как правило, чаще всего возникают благодаря магнитной связи, они суммируются с полезным сигналом и могут вызывать различные сбои и повреждения цепей. Так, напряжение противофазной помехи U_ПФ вызывает в электрических контурах ток I_ПФ, который создает на полных сопротивлениях передатчика и приемника падения напряжения

. (3.1)

Напряжение помехи на приемнике определится, соответственно, как

. (3.2)

Синфазные помехи U_СФ обуславливаются источниками мешающих напряжений, которые появляются между отдельными сигнальными проводами и массой с нулевым потенциалом в форме кратковременного повышения потенциала относительно земли.

В симметричных электрических контурах синфазное напряжение возникает между электрической серединой цепи и массой и называется ассиметричным напряжением. Прямой и обратный провода имеют одинаковое напряжение относительно земли.

В несимметричных цепях синфазные напряжения возникают между отдельными проводами и массой, их называют несимметричным напряжением.

Синфазное напряжение вызывает в параллельных прямом и обратном проводе токи одного направления и характера, которые через паразитные емкости и землю могут вернуться к источнику питания (рисунок 3.3). При различных сопротивлениях прямого и обратного проводов и различных паразитных емкостях токи в них будут различаться. Прямой и обратный провода при этом приобретут различные потенциалы относительно земли и произойдет преобразование синфазной помехи в противофазную.

Рисунок 3.3 – Объяснение преобразования синфазной помехи в противофазную

 

Применение второго закона Кирхгофа к схеме рисунка 3.3 дает

или

. (3.3)

Мерой степени преобразования синфазной помехи в противофазную является коэффициент преобразования синфазной помехи в противофазную:

, (3.4)

в логарифмических единицах

. (3.5)

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Пример решения задачи.

Оцените абсолютный и относительный уровни помех в приемнике сигнального контура П, где U=100В, R=0.1Ом, X_L=0.1Ом, Z_H=10+j10Ом, Z_И=1+jОм, Z_ПР=100+100jОм. Заземлители стальные трубы длиной 2,5 м, толщиной 0,2 м, проводимость грунта γ=10^-3 См/м, расстояния указаны на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4.

 

Вводим данные задачи. Далее, определяем на основе формальной аналогии между полем постоянного тока и электростатическим полем электрическое сопротивление между заземлителями 1 - 2 и 3 - 4:

(3.6)

Находим суммарные электрические сопротивления в силовом и сигнальном контурах:

(3.7)

Находим ток, в силовом контуре, напряжение U₂ между точками 3 - 4, ток во втором (сигнальном) контуре и напряжение помехи на приемнике U_cf;

(3.8)

Находим коэффициент (в дБ) передачи помехи из силового в приёмник сигнального контура и абсолютный уровень помехи в приемнике.

 

Задача 3.1. В цепи (рисунок 3.5) действует синфазная помеха 100 В, частотой 10^-7 с^-1. Считая сопротивление источника малым, сопротивление каждого из проводов Z_ПР=100+20j Ом, а паразитные емкости С₁=400 пФ, С₂=100 пФ, оцените абсолютный и относительный уровни помех в приемнике и коэффициент синфазно-противофазного преобразования.

Рисунок 3.5

 

Задача 3.2. Как изменятся уровни помехи в нагрузке задачи 3.5 и коэффициент синфазно-противофазного преобразования при увеличении сопротивления приемника до величины Z_ПР=10000+2000j Ом?

 

Задача 3.3. Оцените коэффициент синфазно противофазного преобразования для цепи рисунка 3.5 при сопротивлениях приемника и источника а) Z_ПР=100+20j Ом , Z_И=100+20j Ом, б) Z_ПР=1+2j Ом , Z_И=100+20j Ом, в) Z_ПР=100+20j Ом , Z_И=1+2j Ом.

 

Задача 3.4. Известен коэффициент синфазно-противофазного преобразования а_СФПФ=15 дБ. Каково будет напряжение помехи (в вольтах и децибелах) при синфазной помехе 50 В. Какой ток будет протекать через приемник, если сопротивление источника 600 Ом?

 

ВОПРОСЫ

1. В чем разница между синфазными и противофазными помехами, идущими по проводам?

2. Поясните механизм преобразования синфазных помех в противофазные. Как определить коэффициент синфазно-противофазного преобразования?

3. Опишите физический механизм возникновения гальванической связи.

4. Опишите гальваническую связь через контур заземления.

5. Опишите гальваническую связь через цепи питания.

6. Сформулируйте способы нейтрализации гальванической связи через цепи питания.

7. Опишите использование разделительных и нейтрализующих трансформаторов для уменьшения гальванической связи.