 |
|
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 6
Пассивные помехозащитные устройства
Цель занятия: Дать понятия фильтров, принципа их действия, коэффициента затухания, классифицировать области применения фильтров.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Фильтры ослабляют распространение помех вдоль проводящих линий. Их применение предполагает, что спектр частот полезного сигнала отдален от спектра частот помехи на половину ширины полосы пропускания или более. Топология фильтра существенно зависит от природы помехи. Симметричное напряжение получается как разность несимметричных напряжений рисунок 10: 
или 
.
Из схемы замещения (рисунок 6.1) можно определить способы закорачивания соответствующих помех при высокой частоте (рисунок 6.2).
Рисунок 6.1 –Схемы замещения источников помех с симметричными и несимметричными напряжениями помехи
Рисунок 6.2 - Подавление источника противофазных и синфазных помех
При высокой частоте три источника помех (рисунок 6.2) могут быть закорочены конденсаторами. При малых сопротивлениях источников устранение помех требует чрезмерно больших емкостей, поэтому устранение помех осуществляют перед включением катушек индуктивности.
Конденсаторы являются наиболее часто применяемыми средствами подавления помех. Многие задачи требуют одновременного подавления симметричных и несимметричных помех. Для этого имеются различные помехоподавляющие конструкции (рисунок 6.3).
Рисунок 6.3 – Способы уменьшения собственной индуктивности конденсаторов (уменьшение сверху вниз). Многозвенные помехозащищающие конденсаторы и схемы их замещения
Приведем типовые схемы фильтров фирмы «Siemens» (рисунок 6.4).
Рисунок 6.4 – Типовые схемы фильтров.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Пример решения задачи. Дан электрический фильтр (рисунок 6.5), у которого С1=С2=0.1 мкФ, L=0.1 Гн. Сопротивления источника помех Zi=10 Ом, поглотителя Zn=1000 Ом. Постройте АЧХ данного устройства, учитывая параметры источника и поглотителя помех.
Рисунок 6.5.
Решение: введем данные и частотный интервал для построения АЧХ:
Определим коэффициенты фильтра (как четырехполюсника):
Определяем коэффициент затухания в функции частоты
Построим график зависимости:
Рисунок 6.6
Задача 6.1. Сопротивления источника и поглотителя помех малы и точно не известны. Предложите схему фильтра ослабляющие сигналы частот выше 100 Гц. Полагая сопротивления источника и поглотителя равными 10 Ом, построить АЧХ системы.
Задача 6.2. Источник помех обладает сопротивлением 100+20j Ом, приемник помех – 2000+500j Ом. Источник помех генерирует в сеть помехи в частотном диапазоне 700-10000 Гц. Постройте зависимость амплитуды напряжения помехи в приемнике в функции частоты. Построить зависимость амплитуды напряжения помехи в приемнике от частоты, введя между источником и приемником Т-фильтр верхних частот, определите коэффициент затухания фильтра на нижних частотах помехи.
Задача 6.3. Полагая что, в схемах фильтров рисунка 6.5 все конденсаторы имеют емкость 5 мкФ, а резисторы в ветвях с конденсаторами 100 Ом, индуктивности всех катушек 10 мГн постройте АЧХ фильтра без внешних цепей.
Задача 6.4. Полагая что, в схемах фильтров рисунка 6.5 все конденсаторы имеют емкость 5 мкФ, а резисторы в ветвях с конденсаторами 100 Ом, индуктивности всех катушек 10 мГн постройте АЧХ фильтра нагруженного на внешние сопротивления 10 Ом.
Задача 6.5. Построить АЧХ - фильтра предыдущей задачи при индуктивных нагрузках в j5 Ом.
ВОПРОСЫ
1. Что такое фильтры и для каких целей их используют?
2. Опишите мероприятия по снижению уровня помех, проникающих через информационные сети и силовые цепи.
3. Дайте классификацию окружающей среды по помехам, связанным с проводами. Приведите примеры.
4. Приведите типовую схему фильтра, используемого для подавления помех, идущих по проводам.
5. Какими параметрами оценивают эффективность фильтров?
6. Какие параметры учитывают при выборе фильтров?