Domov › Internet › Obvod ochrany proti přepětí využívající tranzistory. Udělej si sám přepěťová ochrana pro zvuk. Co byste si tedy měli koupit?

Obvod ochrany proti přepětí využívající tranzistory. Udělej si sám přepěťová ochrana pro zvuk. Co byste si tedy měli koupit?

V posledních letech Je váš HiFi nebo dokonce High-End audio systém stále méně spokojený s detaily, bohatostí a průhledností zvuku? Přemýšlíte o upgradu celého systému? Nebo už hledáte kvalitu přepěťová ochrana? Pokud to druhé, jste na správné cestě 😉

Budeme počítat?

V tomto století počet pramenů elektromagnetické rušení roste v našich domovech exponenciálně. Rozhlédněte se kolem sebe, zkuste spočítat, kolik zdánlivě neškodných světel a malých nabíječek existuje, úsporné lampy, „elektronické transformátory“ pro halogenové žárovky, počítače, tiskárny a další elektroniku s napájením ze sítě a/nebo všechny druhy „nabíječek“ přišly k vám domů poslední desetiletí? Nebylo dost prstů, dokonce ani s nohama, manželka a... to! 🙂

Dnes je snad 95% síťových zdrojů postaveno na bázi vysokofrekvenčního měniče a nepoužívají staré objemné a těžké, hučící transformátory 50 (60) Hertzů. Hurá, zelená strana vítězí: většina těchto měničů je velmi úsporná, kompaktní a... každý je takový puls pohonná jednotka A) píská při převodní frekvenci a harmonických a b) vytváří ve vstupním usměrňovači rázy nabíjecího proudu (velmi širokopásmové rušení - a rovnou do sítě).

Ve skutečně kvalitních (a drahých) spínaných zdrojích velmi úspěšně bojují s rušením, ale stále to nestačí na to, aby veškerý jimi vyprodukovaný elektrický odpad zůstal citlivým uším milovníka hudby neviditelný. A co milovníci hudby... Máme doma starý dobrý radiotelefon 39 MHz. Postupně to začalo tak hučet a bzučet, že jsem vážně uvažoval o výměně zařízení. Ale používáme ho poměrně zřídka a problém se jednoho dne vyřešil sám, když jsem v honbě za krásným zvukem pekelně sekl všechny spínané zdroje spolu s počítači v domě. Mimochodem, po tomto experimentu jsme dostali tyto.

Co byste si tedy měli koupit?

V tomto článku vám neřeknu, jakou přepěťovou ochranu byste si měli pořídit. Důvody jsou dva: neviděl jsem adekvátní filtry za rozumné peníze; a ty filtry, které bych mohl doporučit, byly cenově zcela neúměrné a zabíraly mnohem více místa, než vyžadovala funkce, kterou vykonávali. Existuje však řešení: pro šikovné ruce- filtry si sestavte sami a pokusím se jeho fungování vysvětlit natolik, aby každý, komu vyhovuje páječka, dokázal poskytnout svému zařízení dostatečnou ochranu před elektromagnetickým rušením pronikajícím z napájecího zdroje. Pokud nemáte možnost nebo chuť kalafunu dýchat, ukažte článek kamarádovi, který vám může pomoci.

Kompetentní výrobci měli vše předvídat!

Do prdele! (chata je tak indická (s) kočkou Matroskin)

Otevíráme CD přehrávač, koupený najednou za šest set zelených bankovek. A co vidíme: je zde základní přepěťový filtr, ale bohužel, je pouze sítotisk na desce, ušetřili na induktoru a kondenzátorech. Plně uznávám, že v jejich poslechových místnostech s ideální filtrací výkonu nebyl filtr potřeba - „guruové“ neslyšeli rozdíl oproti absenci filtru. No, představili „ratsukha“ - zařízení se dostalo k masám nahé a bezbranné proti nové generaci elektronických domů...

Pusťte se do práce!

v zásadě kvalitní filtry průmysl vyrábí. Jen jsou zase trochu drahé. Jedná se o plně stíněné krabičky s obvodem na boku. Jsou tam cívky, kondenzátory. Pojďme přijít na to, k čemu to je, a sami si to sestavit z dostupných dílů. Mimochodem, navzdory audio maniakům tvrdím, že kompetentní přepěťový filtr v zařízení, sestavený z kvalitních běžných (neaudiofilních) komponentů, je mnohem účinnější a „zní“ lépe než jakákoliv nejesoteričtější síla. kabely, stejně jako většina „audiofilních“ filtrů výživy. Vsadíme se? 😉

Řekni mi, kdo je tvůj nepřítel

1) Rozdíl rušivé napětí. Toto je takový „škodlivý“ signál, který přichází spolu s „užitečným“ napájecím napětím (nebo signálem), měří se mezi dvěma propojovacími vodiči, „horkým“ a „běžným“ vodičem, nebo jednodušeji mezi dvěma napájecími kolejnicemi. .

2) Společný režim rušivé napětí. Tento signál je měřen mezi tělem zařízení (zem) a jakýmkoli spojovacím vodičem. Zvláštností tohoto rušení je, že bude shodné na obou silových vodičích, tzn. Na rozdíl od diferenciálního rušení se nemůže zachytit mezi dráty a prosakuje dovnitř, čímž obchází běžné filtry.

Blokovací kondenzátor

Kondenzátor obchází diferenciální vysokofrekvenční rušení a nepouští je dále do zařízení. Nezapomeňte jej vybít, když zařízení vypínáte, jinak pokud omylem uchopíte zástrčku, můžete získat velmi znatelnou „motivaci“. K tomu instalujeme odpor, který se pokojně zahřívá normální režim práce. Oh, neměl bych se kamarádit se „zelenými“...

Plyn

Indukčnost (obyčejná malá tlumivka) tvoří spolu s kondenzátorem LP filtr ve tvaru L. Konkrétní mezní frekvence filtru nás moc nezajímá. Tlustší induktor (jen kdyby byl navržen na _konstantní_ proud několikanásobně vyšší, než je proud spotřebovaný zařízením), větší kondenzátor na napětí alespoň 310 voltů - a všichni jsou spokojeni.

Společný transformátor

Vinutí v takovém transformátoru jsou identická a připojená zády k sobě, takže snadno projde vším, co přijde jako potenciální rozdíl mezi L a N. Jinak to lze vysvětlit následovně: normální proud zatížení vytváří v jádře pultově identická pole, která se vzájemně kompenzují. Tak proč to všechno – ptáte se?

Jádro takového transformátoru zůstává nezmagnetizováno hlavní zátěží. Představíme-li si silové vodiče L a N dohromady jako jeden vodič, pak máme značnou indukčnost v cestě rušení v součinném režimu, tzn. vše, co se současně indukuje na obou vodičích. Stejné dráty, ať už obyčejný napájecí kabel za dolar, nebo exotický audiofilský zázrak, jsou v podstatě anténou, která přijímá jak stanici Mayak, tak vše, co domácí elektronickí smradi vyzařují. Uvnitř audio jednotky nepotřebujeme ani běžné rušení: díky kapacitní vazbě může velmi agresivně pronikat do útrob našich mazlíčků.

Dva malí společníci

Dva malé kondenzátory k doprovázejícímu transformátoru v běžném režimu. Běžné rušení zkratují na ochrannou zem a spolu se souběžným transformátorem vytvářejí jakýsi filtr ve tvaru L pro rušení v běžném režimu a nepustí ho dále do zařízení. Bez nich bude běžné rušení, i když na své cestě narazí na značný odpor našeho transformátoru, stále hledat svou oběť uvnitř zařízení.

Proti zvonění

Řetízek proti zvonění, nebo RC obvod Zobel. Poněkud mystické zvíře, ale velmi užitečné. Zde spolu s primárním vinutím transformátoru v zařízení tvoříme oscilační obvod s nízkým faktorem kvality, aby se „chytil“ to, co „vyskočí“ z primáru při vypnutí napájení. Lapač jisker. Ochrana zbytku filtru a samotného transformátoru před samoindukcí EMF při odpojení ve špatný okamžik (když vysoký proud přes primární). Přispívá také k přeměně RF interference na teplo.

Pokud by tam nebyl kondenzátor, tak by takový nízkoodporový rezistor jednoduše explodoval ze síťového napětí. Nebýt rezistoru, dostali bychom spolu s primárem a/nebo filtrační tlumivkou poměrně kvalitní obvod.

Jiný pohled: do VF zavádíme čistě odporovou a velmi nízkoodporovou složku zatěžovací impedance... Kdo to vysvětlí lépe - není zač, dám to "do knihy" se zachováním autorství 😉

#ground_loop

Přerušení zemní smyčky

Rezistor paralelně s diodami typu back-to-back. V jiné verzi by to mohl být plyn. Ten je zapojen mezi ochrannou zem a tělo zařízení. Proč, ptáte se - zdá se, že to nemá nic společného s filtrováním interference? Pojďme na to přijít.

Zpětné diody úspěšně zkratují jakýkoli únik vysokého proudu uvnitř těla zařízení (některý zkrat, průraz) na ochranné uzemnění. Dodržujeme tak bezpečnostní požadavky: v případě nehody by se na těle zařízení nemělo objevit žádné napětí nebezpečné pro lidský život a zdraví. V tomto případě diody „rozbijí“ obvod pro malá napětí.

Rezistor vytváří cestu pro malé proudy. Pokud by tam nebyl a vnitřky zařízení jsou dobře odpojeny od země, pak by i malé netěsnosti vytvořily nadměrný výkyv napětí napříč tělem vůči zemi a přes kapacitní spojení by to vše proniklo do zařízení.

Proč tedy stále „rozvazovat“ ochrannou půdu od těla? Faktem je, že na ochranném uzemnění se mohou indukovat napětí: například stejným rušením v běžném režimu, které odfiltrujeme. Bohužel také není neobvyklé setkat se s takovým síťovým vedením, kde ochranné uzemnění je zároveň zpětným vodičem pro samotné síťové napětí. V tomto případě i při malém odporu vodiče vytváří značný odběr proudu znatelný úbytek napětí. Všechny tyto faktory mohou za normálních podmínek „urychlit“ až desítky a dokonce stovky milivoltů rozdílu potenciálu mezi ochrannými uzemněními různých jednotek. Nyní, pokud přeneseme zvukový signál prostřednictvím připojení vytvořených jedním vodičem k pouzdru ( RCA konektory„zvonky“, bohužel tak populární v domácích HiFi), pak se stejný potenciální rozdíl mezi kryty zařízení přímo zapojí do signálu.

Celkově tím, že odpojíme tělo zařízení (a ve většině případů to znamená jeho signálovou zem) od ochranného uzemnění, tím výrazně omezíme přimíchávání jakýchkoliv „výstředností“, ke kterým může dojít v zásuvce - přímo do signálu. Sebevědomý milovník kvalitní reprodukce zvuku samozřejmě využije výhradně vyvážená připojení, která jsou imunní vůči běžnému rušení. Ale bohužel, ne všechna moje zařízení jsou připojena výhradně symetrickými kabely. Jak se vám to daří, milý čtenáři? 😉

Sbíráme

Vypínač je postaven na principu - kde bude méně jiskry. Jinak se filtr moc neliší od toho, co je instalováno v drahém počítačové jednotky výživa. Mimochodem, odtud můžete také získat některé díly.

To značkové zařízení, které jsem zmiňoval na začátku článku, také dostalo svou dávku filtrace, detaily.

A ještě lépe - je to možné?

Může! Extrémní ventilátory zapínají obrovské transformátory „back-to-back“ a filtrují vše v nízkonapěťové části. Výsledek je poněkud lepší, rozpočet je řádově vyšší.

Nebo byste možná chtěli dát svůj nejlepší přítel- levný dárek pro milovníka hudby, za který vám bude upřímně vděčný? 😉 Zvažte pro a proti a rozhodněte se správně! .

Tento záznam byl zaslán v , uživatelem . Přidat do záložek .

Komentáře na VKontakte

155 myšlenek na téma „ Přepěťová ochrana pro zvuk udělej si sám”

Spínané zdroje ve většině případů tvoří hlavní elektromagnetický „závoj“ rušení ve frekvenčním pásmu 1...100 MHz, tedy ve všech KV pásmech a na začátku VKV. Věc je komplikována skutečností, že počet takových jednotek dnes v jedné domácnosti činí desítky (počítače, monitory, osvětlení, různé nabíječky atd.) a stovky v jednom domě - v blízké zóně KV antény radioamatérské stanice.

Na Obr. 1 je dáno zjednodušené schéma pulzní blok výživa. Přesněji řečeno, jednotka převodu napětí je zobrazena extrémně zjednodušeně, ale obvody pro potlačení šumu jsou naopak zobrazeny úplně. A obecný případ napájení - z třívodičové (se samostatným elektrickým zemnícím vodičem) zásuvky.

Rýže. 1. Spínaný napájecí obvod

Tlumivky L1 a L2 potlačují běžné rušení pocházející z napájecího zdroje a zařízení k němu připojeného (například transceiver s anténou) v síťový drát a dále do napájecích vedení. Vinutí induktoru L1 má obvykle indukčnost asi 30 mH. To jsou hlavní prvky pro potlačení rušení v napájecí síti. Proto musí být vysoce kvalitní a mít vysokou impedanci v celém potlačovaném pásmu, počínaje spínací frekvencí napájecího tranzistoru (desítky až stovky kilohertzů) až po několik megahertzů.

A v kritických případech (citlivé přijímače a jejich antény v blízkosti) - až desítky nebo stovky megahertzů. Samotný plyn to nedokáže. Proto jsou v takových případech stejné tlumivky zapojeny do série s L1 a L2, ale s indukčností 50...500krát menší, než je uvedeno na Obr. 1. Tyto přídavné tlumivky musí mít vysokou vlastní rezonanční frekvenci, aby účinně potlačily vysoké frekvence požadovaného pásma.

Kondenzátor C1 potlačuje nízkofrekvenční diferenciální šum přicházející z napájecího zdroje do sítě. Vysokofrekvenční běžné rušení je potlačeno malokapacitními keramickými kondenzátory C2 a C3, zapojenými paralelně s C1.

Ale to není jediná funkce C2 a C3. Zkratují také souvislou složku spínacích impulsů do těla zařízení.

Podívejme se na to podrobněji. Na kolektoru výkonového tranzistoru jsou obdélníkové impulsy o rozkmitu cca 300 V (usměrněné a filtrované síťové napětí) o frekvenci několika desítek až stovek kilohertzů. Čela těchto pulsů jsou krátká (méně než mikrosekundu). Během těchto hran je klíčový tranzistor uvnitř aktivní režim a zahřeje se, takže se snaží přední strany zkrátit. To ale rozšiřuje pásmo generovaného rušení. A stále dovnitř silné bloky Napájecí tranzistor se zahřívá. Pro chlazení je upevněn na chladiči, který se v některých případech používá jako kovové pouzdro napájení (nezapomeňte na stínění). Tranzistor je od pouzdra izolován těsněním. Kapacita odtoku na pouzdro může dosáhnout několika desítek pikofarad.

Nyní se podívejme, co jsme dostali: tranzistorový obdélníkový pulzní generátor s výkyvem 300 V přes kondenzátor o několika desítkách pikofaradů (provedení mezi kolektorem chlazeného tranzistoru a tělem zařízení na obr. 1 je znázorněno čárkovaně) je připojen ke skříním jak napájecího zdroje, tak napájecího zdroje jím dodávaného zařízení. Domníváme se, že se jedná o případ s nulovým potenciálem, ve skutečnosti však návrhovou kapacitou chladiče protéká velký vf proud. To povede k tomu, že se na krytech všech zařízení připojených k našemu zdroji energie objeví velký proud v běžném režimu (a tedy rušení).

Aby se tomu zabránilo, byly instalovány kondenzátory C2 a C3. Pulzní hrany z kolektoru tranzistoru, unikající přes konstrukční kapacitu chladiče, přes tyto kondenzátory a můstkové diody (přesněji řečeno přes diodu otevřenou v momentálně) jsou připojeny ke zdroji tranzistoru. Tato cesta se pro ně ukazuje jako snazší, než se rozprostírat ve fázích napříč budovami.

Kondenzátory C2-C4 jsou zapojeny mezi obvody, které jsou bezpečné pro člověka (výstupy a pouzdro zdroje) a 230V napájecí síť, aby byla zajištěna bezpečnost osob jmenovité napětí Tyto kondenzátory jsou vyrobeny velmi vysoké (několik kilovoltů) a jejich konstrukce je taková, že se v případě nehody ulomí a nezkratují. Kondenzátory instalované v místě C2-C4 jsou vyráběny jako samostatný typ a nazývají se Y-kondenzátory. Kondenzátory označené Y1 jsou určeny pro napěťové impulsy do 8 kV, Y2 - do 5 kV.

Z hlediska potlačení šumu je vhodné mít větší kapacitu kondenzátorů C2-C4. Musíme však mít na paměti, že v případě dvouvodičové sítě (nebo přerušení zemnicího vodiče u třívodičové sítě) jsou výstupy a pouzdro zdroje přes kondenzátory C2-C4 připojeny k fázovému vodiči sítě. . Jejich celková kapacita by proto měla být zvolena tak, aby proud o frekvenci 50 Hz do pouzdra nepřesáhl 0,5 mA (nepříjemné, ale ne smrtelné). Při zohlednění možného maximálního napětí v síti, rozptylu, teplotních změn a stárnutí se nedosáhne více než 5000 pF.

Podívejme se nyní na chyby vzniklé při filtrování šumu pulzní zdroje.

Někdy, aby ušetřili peníze, instalují pouze jeden ze dvou kondenzátorů C2 nebo C3. Myšlenka se na první pohled zdá rozumná: koneckonců jsou paralelně propojeny skrz velká kapacita kondenzátor C1. Ale dál vysoké frekvence kondenzátory velká kapacita nejsou vůbec zkratové, ale mají znatelnou indukční impedanci. Taková úspora tedy může vést k tomu, že při desítkách megahertzů (nad rezonanční frekvencí C1, která bude malá, protože se jedná o velkokapacitní kondenzátor), dojde k potlačení souosého proudu tekoucího do pouzdra. znatelně snížit.

Chybí kondenzátor C4 - buď se výrobce rozhodne, že C4 nelze nainstalovat, protože kapacita jeho transformátoru je malá, nebo se zvídavý spotřebitel kousne, aby se zdroj neskřípl svodovým proudem 50 Hz přes tento kondenzátor. Tento problém nelze řešit externími obvody (ačkoli dobrá externí oddělovací tlumivka na výstupních obvodech snižuje závažnost problému), je nutné umístit C4 na správné místo.

Absence C2, C3 může být přijatelná, ale pouze pokud jsou splněny všechny tři následující podmínky najednou: síť je dvouvodičová, pouzdro napájecího zdroje nemá kontakt s pouzdry napájených zařízení (plast, např. příklad), výkonový tranzistor není nainstalován na krytu chladiče. Pokud je porušena alespoň jedna z podmínek, musí existovat C2 a C3.

Instalace propojek místo hlavní oddělovací tlumivky L1 je vzácná, ale stále se vyskytuje v levných zdrojích od špatných výrobců. Zřejmě šetří peníze. To lze ošetřit instalací normální škrticí klapky. Jako poslední možnost lze takovou tlumivku vyrobit navinutím napájecího kabelu na velké feritové magnetické jádro.

Propojka místo L2 se bohužel často vyskytuje i u slušných výrobců. Zřejmě se domnívají, že jelikož tato tlumivka není potřeba ve dvouvodičové síti (a tam opravdu není potřeba, proud nemá kudy téct), tak se bez ní ve třívodičové síti obejdete. Bohužel ne, protože to otevírá přímou cestu do sítě pro rušení v běžném režimu (a rušení ze sítě do šasi). Lze to opravit instalací L2 do mezery mezi síťovým konektorem a deskou. Přinejhorším můžeme použít externí tlumivku na napájecím kabelu.

Nakonec se podívejme běžná chyba, což platí nejen pro spínané zdroje, ale pro všechny zdroje. Často se instalují další kondenzátory vlevo (podle obr. 1) od L1, jak je znázorněno na obr. 2. Musí blokovat cizí rušení přicházející ze sítě do zdroje energie. Kondenzátor C1 blokuje diferenciální šum a neobtěžuje nás. Ale kondenzátory C2 a C3, které zkratují běžné rušení v síťových vodičích na zemnící vodič, mohou způsobit vysokofrekvenční spojení mezi tělem zařízení a silovými (fázovými a nulovými) vodiči sítě. To se stane, pokud jsou střední bod C2 a C3 připojeny k tělu zařízení, jak je znázorněno červenou přerušovanou čarou na obr. 2. Nemůžete to udělat (i když je to smutné, často se tak spojují). RF rušení v běžném režimu ze sítě půjde přes C2 a C3 do těla zařízení. A zpět: do sítě potečou běžné proudy zařízení (například transceiveru s anténou). Správné připojení střed C2 a C3 by měl být pouze k zemnící svorce třívodičové zásuvky, ale ne k tělu zařízení, tj. k levé svorce induktoru L2, jak je znázorněno čárou zelený na Obr. 2.

Rýže. 2. Schéma napájení

Pokud používáte dvouvodičový napájecí zdroj, zkontrolujte, zda váš napájecí zdroj obsahuje kondenzátory ze síťových vodičů do těla zařízení. A pokud existují, odstraňte je, protože to je přímá cesta pro proudy RF v běžném režimu ze sítě do vašeho zařízení a zpět.

A pokud je síť třívodičová, nainstalujte induktor L2 mezi tělo vašeho zařízení a uzemnění sítě (přeruší cestu pro proudy v běžném režimu mezi nimi) a posuňte střed vstupních kondenzátorů (C2, C3 na obr. 2) k uzemnění sítě.

Přepěťová ochrana znázorněná na Obr. 2 s kondenzátory C1-C3, je obecný případ K napájení všech zařízení, která generují vysokofrekvenční rušení, jako jsou HF vysílače.

Datum zveřejnění: 16.07.2017

Názory čtenářů

Pepř / 16.03.2019 - 10:57
Na malé 1 se C2 a C3 nenacházejí za plynem L1. A na malých 2 jsou C2 a C3 umístěny před škrticí klapkou L1. Proto existuje zemnící bod. P.S. Přezdívka autora je Goncharenko, ne Gocharko.
Andrey / 15.05.2018 - 02:55
Je to nějak matoucí, na obr. 1 C2, C3 jdou k tělu zařízení a na obr. 2 jdou k zemi. která je správná?

Shevkoplyas B.V. „Struktury mikroprocesorů. Inženýrská řešení." Moskva, vydavatelství "Radio", 1990. Kapitola 4

4.1. Potlačení rušení přes primární napájecí síť

Průběh střídavé napětí průmyslová napájecí síť (~"220 V, 50 Hz) na krátkou dobu se může značně lišit od sinusové - jsou možné přepětí nebo "inzerce", pokles amplitudy jedné nebo několika půlvln atd. důvody pro výskyt takových zkreslení jsou obvykle spojeny s prudkou změnou zatížení sítě, například při zapnutí výkonného elektromotoru, trouby, svařovací stroj. Proto, kdykoli je to možné, měla by být izolace od takových zdrojů rušení provedena prostřednictvím sítě (obr. 4.1).

Rýže. 4.1 Možnosti připojení digitální zařízení k primárnímu zdroji napájení

Kromě tohoto opatření může být nutné zavést přepěťová ochrana na vstupu zařízení, aby se potlačilo krátkodobé rušení. Rezonanční frekvence filtru může být v rozsahu 0,1,5-300 MHz; širokopásmové filtry poskytují potlačení rušení v celém specifikovaném rozsahu.

Obrázek 4.2 ukazuje příklad obvodu síťového filtru Tento filtr má rozměry 30 X 3 OX 20 mm a je namontován přímo na síťovém vstupním bloku k zařízení. Filtry musí používat vysokofrekvenční kondenzátory a induktory, buď bezjádrové nebo s vysokofrekvenčními jádry.

V některých případech je nutné zavést elektrostatický štít (běžná vodovodní trubka připojená k uzemněnému krytu napájecího panelu), aby se do něj položily vodiče primárního napájení. Jak je uvedeno v, krátkovlnný vysílač vozového parku taxi, umístěný na opačné straně ulice, je schopen vysílat signály s amplitudou několika set voltů na kusu drátu v určité relativní orientaci. Stejný vodič umístěný v elektrostatickém stínění bude spolehlivě chráněn před tímto druhem rušení.

Rýže. 4.2. Příklad obvodu síťového filtru

Podívejme se na metody pro potlačení síťového rušení přímo v napájení zařízení. Pokud primární a sekundární vinutí silový transformátor umístěné na stejné cívce (obr. 4.3, a), pak kvůli kapacitní vazbě mezi vinutími impulsní hluk může přecházet z primárního okruhu do sekundárního. Doporučují se čtyři metody pro potlačení takového rušení (v pořadí zvýšení účinnosti).

Primární a sekundární vinutí výkonového transformátoru jsou vyrobeny na různých cívkách (obr. 4.3, b). Propustná kapacita C klesá, ale účinnost klesá, protože ne veškerý magnetický tok z oblasti primárního vinutí vstupuje do oblasti sekundárního vinutí v důsledku rozptylu okolním prostorem.
Primární a sekundární vinutí jsou vyrobeny na stejné cívce, ale jsou odděleny stíněním z měděné fólie o tloušťce alespoň 0,2 mm. Obrazovka by neměla být zkratovaná smyčka. Je připojen k zemi těla zařízení (obr. 4.3, c)
Primární vinutí je zcela uzavřeno ve stínění, které není zkratovaným závitem. Stínění je uzemněno (obr. 4.3, G).
Primární a sekundární vinutí jsou uzavřeny do jednotlivých sít, mezi které je položeno oddělovací síto. Celý transformátor je uzavřen v kovovém pouzdře (obr. 4.3,<Э). Экраны и корпус заземляются. Этот тип трансформатора в силу предельной защищенности от прохождения помех получил название «ультраизолятор».

U všech uvedených metod potlačení šumu by mělo být vedení síťových vodičů uvnitř zařízení provedeno pomocí stíněného vodiče, který spojuje stínění se zemí šasi. Neplatné uk
vedení do jednoho svazku sítě a dalších (silové desky, signálové atd.) vodičů“ i v případě stínění obou.

Doporučuje se instalovat kondenzátor o kapacitě přibližně 0,1 μF paralelně s primárním vinutím výkonového transformátoru v těsné blízkosti svorek vinutí a s ním sériově proud omezující rezistor s odporem asi 100 ohmů. To umožňuje „zkratovat“ energii uloženou v jádru výkonového transformátoru v okamžiku, kdy se otevře síťový vypínač.

Rýže. 4.3. Možnosti ochrany výkonového transformátoru před přenosem impulsního šumu ze sítě do sekundárního okruhu (a naopak):
a—žádná ochrana; b - oddělení primárního a sekundárního vinutí; PROTI- položení stínítka mezi vinutí; G - kompletní stínění primárního vinutí; d — kompletní stínění všech prvků transformátoru

Rýže. 4.4. Zjednodušené schéma napájení (A) a diagramy (b, c), vysvětlující činnost celovlnného usměrňovače.

Zdroj je tím větším zdrojem impulsního šumu v síti, čím větší je kapacita kondenzátoru C

Všimněte si, že se zvýšením kapacity C filtru (obr. 4.4, a) napájecího zdroje našeho zařízení se zvyšuje pravděpodobnost selhání sousedních zařízení, protože spotřeba energie ze sítě naším zařízením stále více nabírá na povaha otřesů. Napětí na výstupu usměrňovače se totiž také zvyšuje v těch časových intervalech, kdy je energie odebírána ze sítě (obr. 4.4, b). Tyto intervaly na Obr. 4.4 jsou stínované.

S rostoucí kapacitou kondenzátoru C se periody jeho nabíjení zkracují a zkracují (obr. 4.4, c) a proud odebíraný v impulsu ze sítě se zvětšuje. Zdánlivě „neškodné“ zařízení tedy může vytvářet rušení v síti, které „není horší“ než rušení ze svařovacího stroje.

4.2. Pravidla uzemnění, která poskytují ochranu před zemním rušením

V zařízeních vyrobených ve formě konstrukčně ucelených bloků existují nejméně dva typy zemních sběrnic – pouzdrové a obvodové. Podle bezpečnostních požadavků musí být sběrnice pouzdra připojena k zemnící sběrnici položené v místnosti. Sběrnice obvodů (ve vztahu ke které se měří úrovně napětí signálu) by neměla být připojena ke sběrnici šasi uvnitř jednotky, měla by pro ni být k dispozici samostatná svorka izolovaná od šasi.

Rýže. 4.5. Nesprávné a správné uzemnění digitálních zařízení. Zobrazena je pozemní sběrnice, která je obvykle přítomna uvnitř.

Na Obr. Obrázek 4.5 ukazuje možnosti nesprávného a správného uzemnění skupiny zařízení, která jsou propojena informačními linkami. (tyto řádky nejsou zobrazeny). Obvodové zemní sběrnice jsou propojeny jednotlivými vodiči v bodě A a pouzdrové sběrnice jsou připojeny v bodě B, co nejblíže bodu A. Bod A nemusí být připojen k zemní sběrnici v areálu, ale tím vznikají nepříjemnosti např. , při práci s osciloskopem, který Uzemnění sondy je spojeno s tělem.

Při nesprávném uzemnění (viz obr. 4.5) budou pulzní napětí generovaná vyrovnávacími proudy podél zemní sběrnice skutečně přivedena na vstupy přijímacích hlavních prvků, což může způsobit jejich falešnou činnost. Je třeba poznamenat, že výběr nejlepší možnosti uzemnění závisí na konkrétních „místních“ podmínkách a často se provádí po sérii pečlivých experimentů. Obecné pravidlo (viz obrázek 4.5) však vždy zůstává v platnosti.

4.3. Potlačení rušení v sekundárních napájecích obvodech

Kvůli konečné indukčnosti napájecí a zemní sběrnice způsobují pulzní proudy pulzní napětí s kladnou i zápornou polaritou, která jsou aplikována mezi napájecí a zemnicí kolíky mikroobvodů. Pokud jsou napájecí a zemní sběrnice vyrobeny z tenkých tištěných nebo jiných vodičů a vysokofrekvenční oddělovací kondenzátory buď zcela chybí, nebo je jejich počet nedostatečný, pak když se na „vzdáleném“ konci desky s plošnými spoji současně přepne několik mikroobvodů TTL amplituda pulzního šumu napájecího zdroje (napěťové rázy působící mezi napájecím kolíkem a zemí mikroobvodu) může být 2 V nebo více. Při návrhu desky plošných spojů je proto třeba dodržovat následující doporučení.

Napájecí a zemní sběrnice musí mít minimální indukčnost. K tomu jsou vyrobeny ve formě mřížových konstrukcí pokrývajících celou plochu desky s plošnými spoji. Je nepřijatelné připojovat mikroobvody TTL ke sběrnici, která je „kohoutem“, protože jak se blíží ke svému konci, hromadí se indukčnost napájecích obvodů. Napájecí a zemní sběrnice by měly pokud možno pokrývat celou volnou plochu desky plošných spojů. Zvláštní pozornost by měla být věnována návrhu matic pro ukládání dynamické paměti na čipech K565RU5, RU7 atd. Matice by měla být čtvercová, aby adresní a řídicí linky měly minimální délku. Každý mikroobvod musí být umístěn v samostatné buňce příhradové struktury tvořené napájecími a pozemními sběrnicemi (dvě nezávislé sítě). Napájecí a zemní sběrnice paměťové matice by neměly být zatíženy „cizími“ proudy proudícími z adresových ovladačů, zesilovačů řídicích signálů atd.
Připojení externí napájecí a zemní sběrnice k desce pomocí konektoru musí být provedeno pomocí několika kontaktů rovnoměrně rozmístěných po délce konektoru, aby bylo možné do mřížových struktur napájecí a zemní sběrnice vstupovat z několika bodů najednou.
Potlačení rušení napájecího zdroje by mělo být provedeno v blízkosti místa, kde k němu dochází. V blízkosti napájecích pinů každého TTL čipu proto musí být umístěn vysokofrekvenční kondenzátor s kapacitou alespoň 0,02 μF. To platí zejména pro zmíněné dynamické paměťové čipy. Pro filtraci nízkofrekvenčního šumu je nutné použít elektrolytické kondenzátory např. o kapacitě 100 μF Při použití dynamických paměťových čipů se elektrolytické kondenzátory instalují např. do rohů paměťové matrice nebo na jiné místo. , ale blízko k těmto čipům.

Proto se namísto vysokofrekvenčních kondenzátorů používají speciální napájecí sběrnice BUS-BAR, CAP-BUS, které jsou položeny pod liniemi mikroobvodů nebo mezi nimi, aniž by narušily obvyklou automatizovanou technologii pro instalaci prvků na desku s následným pájením vlnou. . Tyto sběrnice jsou distribuované kondenzátory s lineární kapacitou přibližně 0,02 μF/cm. Pro stejnou celkovou kapacitu jako diskrétní kondenzátory poskytují přípojnice výrazně lepší potlačení hluku při vyšších hustotách uložení.

Rýže. 4.6. Možnosti připojení desek P1-PZ k napájení

Na Obr. 4.6 uvádí doporučení pro připojení zařízení vyrobených na deskách plošných spojů P1-PZ k výstupu napájecího zdroje. Silnoproudé zařízení vyrobené na desce PZ vytváří více šumu na napájecí a zemní sběrnici, proto by mělo být fyzicky blíže k napájení, nebo ještě lépe zajistit jeho napájení pomocí jednotlivých sběrnic.

4.4. Pravidla pro práci s dohodnutými komunikačními linkami

Na Obr. Na obr. 4.7 je znázorněn tvar signálů přenášených po kabelu v závislosti na poměru odporu zatěžovacího odporu R a charakteristické impedance kabelu p. Obr. Signály jsou přenášeny bez zkreslení při R=p. Charakteristická impedance konkrétního typu koaxiálního kabelu je známá (například 50, 75, 100 ohmů). Charakteristická impedance plochých kabelů a kroucených párů se obvykle blíží 110-130 Ohmům; jeho přesnou hodnotu lze získat experimentálně volbou rezistoru K, při zapojení je zkreslení minimální (viz obr. 4.7). Při provádění experimentu byste neměli používat vodiče s proměnným odporem, protože mají vysokou indukčnost a mohou deformovat tvar signálu.

Komunikační linka typu „otevřený kolektor“ (obr. 4.8). Pro přenos každého hlavního signálu s dobou náběhu asi 10 ns na vzdálenosti přesahující 30 cm se používá samostatný kroucený pár nebo je v plochém kabelu přidělen jeden pár žil. V pasivním stavu jsou všechny vysílače vypnuté. Když je spuštěn jakýkoli vysílač nebo skupina vysílačů, síťové napětí klesne z více než 3 V na přibližně 0,4 V.

Při délce vedení 15 m a při správném přizpůsobení nepřesahuje trvání přechodných procesů v něm 75 ns. Linka implementuje funkci OR s ohledem na signály reprezentované nízkonapěťovými úrovněmi.

Rýže. 4.7. Přenos signálů kabelem. O – generátor impulzů napětí

Komunikační linka typu „otevřený emitor“ (obr. 4.9“). Tento příklad ukazuje možnost vedení pomocí plochého kabelu. Signální vodiče se střídají se zemnicími vodiči. V ideálním případě je každý signální vodič na obou stranách ohraničen vlastními zemnicími vodiči, ale to zpravidla není zvlášť nutné. Na obr. 4.9 každý signální vodič sousedí s „vlastní“ a „cizí“ zemí, což je obvykle docela přijatelné. Plochý kabel a sada kroucených párů jsou v podstatě téměř totéž, a přesto je druhý výhodnější v podmínkách zvýšené úrovně vnějšího rušení. Linka s otevřeným emitorem implementuje funkci OR s ohledem na signály reprezentované vysokými úrovněmi napětí. Časovací charakteristiky přibližně odpovídají charakteristikám vedení s "otevřeným kolektorem".

Komunikační linka typu „diferenciální pár“ (obr. 4.10). Linka se používá pro jednosměrný přenos signálu a vyznačuje se zvýšenou odolností proti rušení, protože přijímač reaguje na rozdíl v signálech a externě indukované rušení působí na oba vodiče přibližně stejně. Délka vedení je prakticky omezena ohmickým odporem vodičů a může dosáhnout několika set metrů.

Obr, 4.8. Komunikační linka s otevřeným kolektorem

Rýže. 4.9. Otevřete komunikační linku vysílače

Rýže. 4.10. Diferenciální párová komunikační linka

Všechny uvažované linky by měly používat přijímače s vysokou vstupní impedancí, nízkou vstupní kapacitou a pokud možno s hysteretickou přenosovou charakteristikou pro zvýšení odolnosti proti rušení.

Fyzická realizace dálnice (obr. 4. II), Každé zařízení připojené do kufru obsahuje dva konektory. Schéma podobné tomu, které je znázorněno na Obr. 4.11 byla probrána dříve (viz obr. 3.3), proto se zaměříme pouze na pravidla, která je nutné dodržovat při návrhu párovacích bloků (MB).

Přenos hlavních signálů přes konektory. Nejlepší možnosti pro zapojení konektorů jsou znázorněny na Obr. .4.12. V těchto případech přední část pulzu pohybujícího se podél hlavního vedení téměř „necítí“ konektor, protože heterogenita zavedená do kabelového vedení je nevýznamná. V tomto případě je však požadováno obsadit 50 % použitých kontaktů pod zemí.

Pokud z nějakého důvodu nelze tuto podmínku splnit, pak je na úkor odolnosti proti rušení možné přijmout druhou, ekonomičtější variantu z hlediska počtu kontaktů pro zapojení konektorů, jak je znázorněno na obr. 4.13. Tato možnost je v praxi často využívána. Zemnice kroucené dvoulinky (nebo ploché kabelové uzemnění) se montují na kovové pásy s co největším průřezem, např. 5 mm2.

Zapojení těchto pozemků se provádí rovnoměrně po délce pásu, protože odpovídající signální vodiče jsou připájeny. Oba proužky jsou spojeny konektorem pomocí řady propojek minimální délky a maximálního průřezu a propojky jsou umístěny rovnoměrně po délce proužků. Každá zemnící propojka by neměla odpovídat více než čtyřem signálním linkám, ale celkový počet propojek by neměl být menší než tři (jedna uprostřed a dvě na okrajích).

Rýže. 4.13. Přijatelná možnost pro přenos signálů přes konektor. Н-=5 mm2—průřez tyče, 5^0,5 mm2—průřez zemnicího vodiče

Rýže. 4.14. Možnosti výroby větví z hlavní linie

Zhotovení větví z hlavní linie. Na Obr. Obrázek 4.14 ukazuje možnosti pro nesprávné a správné provedení odbočky z hlavní linky. Dráha jednoho vedení je sledována, zemnící vodič je zobrazen podmíněně. První možnost (typická chyba začínajících návrhářů obvodů!) se vyznačuje rozdělením energie vln na dvě části,

Rýže. 4.15. Možnosti připojení přijímačů k dálnici
přicházející z čáry A. Jedna část jde k náboji čáry B, druhá k náboji čáry C. Po nabití čáry C se „plná“ vlna začne šířit podél čáry B a snaží se dohnat předchozí odletěla vlna s poloviční energií. Čelo signálu tak má stupňovitý tvar.

Při správném provedení větvení jsou segmenty vedení A, C a B zapojeny do série, takže se vlna prakticky nerozděluje a čela signálů nejsou zkreslená. Vysílače a přijímače umístěné na desce by měly být co nejblíže jejímu okraji, aby se snížila nehomogenita zaváděná v místě, kde se spojují čáry B a C.

K oddělení svazků přijímačů od páteřní sítě můžete použít jednosměrné nebo obousměrné transceivery (viz obr. 3.18, 3.19). Při rozvětvení vedení do několika směrů by měl být každému přidělen samostatný vysílač (obr. 4.15, PROTI).

Pro přenos po vedení je lepší použít spíše lichoběžníkové než obdélníkové impulsy. Signály s plochými čely, jak bylo uvedeno, se šíří podél linky s menším zkreslením. V zásadě platí, že při absenci vnějšího rušení je možné pro libovolně dlouhé a dokonce i nesrovnatelné vedení zvolit tak pomalou rychlost nárůstu signálu, že se vysílané a přijímané signály budou lišit o libovolně malou hodnotu.

Pro příjem lichoběžníkových impulsů je vysílač navržen jako diferenciální zesilovač s integračním zpětnovazebním obvodem. Na vstupu hlavního přijímače, rovněž provedeného ve formě diferenciálního zesilovače, je instalován integrační obvod pro filtrování vysokofrekvenčního rušení.

Při přenosu signálů v rámci desky, kdy je počet přijímačů velký, se často používá „sériové přizpůsobení“. Spočívá v tom, že do série s výstupem vysílače je v bezprostřední blízkosti tohoto výstupu zapojen rezistor s odporem 20-50 Ohmů. To umožňuje potlačit oscilační procesy na frontách signálu. Tato technika se často používá při přenosu řídicích signálů (KA5, SAZ, \UE) ze zesilovačů do dynamické paměti LSI.

4.5. O ochranných vlastnostech kabelů

Na Obr. 4.16a ukazuje nejjednodušší schéma přenosu signálů po koaxiálním kabelu, které lze v některých případech považovat za zcela vyhovující. Jeho hlavní nevýhodou je, že za přítomnosti pulzních vyrovnávacích proudů mezi kostrou (vyrovnání potenciálů je hlavní funkcí kostrového systému kostry) může část těchto proudů 1 téci podél opletení kabelu a způsobit pokles napětí (zejména v důsledku indukčnost opletení), která nakonec působí na zátěž K.

Navíc v tomto smyslu schéma znázorněné na Obr. 4.16, a, se ukazuje jako výhodnější a se zvýšením počtu bodů kontaktu mezi opletením kabelu a kostrou těla se zlepšují možnosti toku indukovaných nábojů z opletení. Použití kabelu s přídavným opletením (obr. 4.16, c) umožňuje chránit jak před kapacitním rušením, tak před vyrovnávacími proudy, které v tomto případě protékají vnějším opletením a nemají prakticky žádný vliv na signálový obvod.

Připojení kabelu s přídavným opletením podle schématu na Obr. 4.16, d, umožňuje zlepšit frekvenční vlastnosti linky snížením její lineární kapacity. V ideálním případě se potenciál jakékoli elementární sekce centrálního jádra shoduje s potenciálem elementárního válce vnitřního opletu obklopujícího tuto sekci.

Linky tohoto typu se používají v lokálních počítačových sítích pro zvýšení rychlosti přenosu informací. Vnější opletení kabelu je součástí signálového obvodu, a proto je tento obvod z hlediska odolnosti vůči vnějšímu rušení ekvivalentní obvodu znázorněnému na Obr. 4.16.6.

Rýže. 4.16. Možnosti kabelu

Měděné ani hliníkové opletení jednoduchého koaxiálního kabelu jej nechrání před nízkofrekvenčními magnetickými poli. Tato pole indukují emf jak na sekci opletení, tak na odpovídající sekci centrálního jádra.

Přestože jsou tyto EMP stejného znaménka, nekompenzují se navzájem co do velikosti v důsledku různých geometrií odpovídajících vodičů - centrálního jádra a opletení. Diferenciální emf se nakonec aplikuje na zátěž K. Přídavné opletení (obr. 4. 16, c, d) rovněž nedokáže zabránit pronikání nízkofrekvenčního magnetického pole do své vnitřní oblasti

Ochranu před nízkofrekvenčním magnetickým polem zajišťuje kabel obsahující kroucený pár vodičů uzavřený v opletení (obr. 4.16, Obr. d). V tomto případě se EMF indukované vnějším magnetickým polem na vodičích, které tvoří kroucenou dvojlinku, vzájemně zcela kompenzují jak ve znaménku, tak v absolutní hodnotě.

To platí tím více, čím menší je krok kroucení drátu ve srovnání s oblastí působení pole a čím pečlivěji (symetricky) je kroucení prováděno. Nevýhodou takového vedení je jeho relativně nízký frekvenční „strop“ — asi 15 MHz — z důvodu velkých energetických ztrát užitečného signálu na vyšších frekvencích.

Schéma znázorněné na Obr. 4,16, E, poskytuje nejlepší ochranu proti všem typům rušení (kapacitní rušení, vyrovnávací proudy, nízkofrekvenční magnetická pole, vysokofrekvenční elektromagnetická pole).

Doporučuje se připojit vnitřní opletení k „rádio“ nebo „skutečné“ (doslova uzemněné) uzemnění a vnější opletení k „systémovému“ (obvodu nebo pouzdru) uzemnění. V případě nepřítomnosti „skutečného“ uzemnění můžete použít připojovací obvod znázorněný na obr. 4. 16, a.

Vnější oplet se na obou koncích připojuje k uzemnění systému, zatímco vnitřní oplet se připojuje pouze ke straně zdroje. V případech, kdy není potřeba ochrana před nízkofrekvenčními magnetickými poli a je možné přenášet informace bez použití parafázových signálů, může jeden z kroucených párů sloužit jako signálový vodič a druhý jako stínění. V těchto případech jsou schémata na Obr. 4,16, c,f, lze si představit koaxiální kabely se třemi stíněními - krouceným párem zemnícího vodiče, vnitřním a vnějším opletením kabelu.

4.6. Použití optočlenů k potlačení rušení

Pokud jsou systémová zařízení od sebe vzdálena značná vzdálenost, např. 500 m, pak lze těžko počítat s tím, že jejich pozemky mají vždy stejný potenciál. Jak bylo uvedeno, vyrovnávací proudy přes zemní vodiče vytvářejí pulzní šum na těchto vodičích kvůli jejich indukčnosti. Tento šum se nakonec aplikuje na vstupy přijímačů a může způsobit falešné poplachy.

Použití vedení typu „diferenciální pár“ (viz § 4.4) umožňuje potlačit pouze rušení v běžném režimu, a proto ne vždy přináší pozitivní výsledky. Na Obr. Obrázek 4.17 ukazuje schémata izolace optočlenu mezi dvěma zařízeními vzdálenými od sebe.

Rýže. 4.17. Schémata izolace optočlenů mezi zařízeními vzdálenými od sebe:
a - s aktivním přijímačem, b- s aktivním vysílačem

Obvod s „aktivním přijímačem“ (obr. 4.17, a) obsahuje vysílací optočlen VI a přijímací optočlen V2. Když jsou na vstup X přivedeny pulzní signály, LED optočlenu VI periodicky vydává světlo, výstupní tranzistor tohoto optočlenu se periodicky saturuje a odpor mezi body a a b klesá z několika set kiloohmů na několik desítek ohmů; .

Při sepnutí výstupního tranzistoru vysílacího optočlenu prochází proud z kladného pólu zdroje U2 přes LED optočlenu. V2,čáry (body a a b) a vrací se k zápornému pólu tohoto zdroje. Zdroj U2 se provádí izolovaně od zdroje U3.

Pokud je výstupní tranzistor vysílacího optočlenu vypnutý, pak obvodem zdroje U2 neteče proud. Signál X" na výstupu optočlenu V2 je blízký nule, pokud jeho LED svítí, a blízko +4 V, pokud tato LED nesvítí. Pokud tedy X==0, LED diody vysílacích a přijímacích optočlenů svítí. a proto X"==0. Když X==1 obě LED nesvítí a X"==1.

Izolace optočlenu může výrazně zvýšit odolnost komunikačního kanálu proti rušení a zajistit přenos informací na vzdálenosti v řádu stovek metrů. Diody připojené k vysílacím a přijímacím optočlenům slouží k jejich ochraně před přepětím zpětného napětí. Rezistorový obvod připojený ke zdroji U2 slouží k nastavení proudu ve vedení a omezení proudu LED přijímacího optočlenu.

Proud ve vedení podle rozhraní IRPS lze zvolit rovný 20 nebo 40 mA. Při výběru hodnot rezistorů je třeba vzít v úvahu ohmický odpor komunikační linky. Obvod s „aktivním vysílačem“ (obr. 4.17, b) se od předchozího liší tím, že napájecí zdroj pro linku U2 je umístěn na straně vysílače. To nepřináší žádné výhody - oba obvody jsou v podstatě stejné a jedná se o takzvané „proudové smyčky“.

Doporučení uvedená v této kapitole se začínajícímu návrháři obvodů mohou zdát příliš tvrdá. Boj proti rušení mu připadá jako „boj s větrným mlýnem“ a nedostatek zkušeností s navrhováním zařízení se zvýšenou složitostí vytváří iluzi, že je možné vytvořit funkční zařízení, aniž by se řídilo některým z uvedených doporučení.

Opravdu, někdy je to možné. Existují dokonce případy sériové výroby takových zařízení. V neformálních recenzích na jejich tvorbu je však možné slyšet mnoho zajímavých netechnických výrazů, jako např efekt návštěvy a některé další, jednodušší a srozumitelnější.

Aby se zabránilo rušení elektrickými a rádiovými zařízeními, je nutné je vybavit filtrem pro potlačení rušení z napájecí sítě, umístěným uvnitř zařízení, což umožňuje bojovat proti rušení u jeho zdroje.

Pokud nemůžete najít hotový filtr, můžete si ho vyrobit sami. Obvod filtru pro potlačení šumu je znázorněn na obrázku níže:

Dvoustupňový filtr. První stupeň je vyroben na bázi podélného transformátoru (dvouvinutí tlumivky) T1, druhým jsou vysokofrekvenční tlumivky L1 a L2. Vinutí transformátoru T1 jsou zapojena do série s lineárními vodiči napájecí sítě. Z tohoto důvodu jsou nízkofrekvenční pole 50 Hz v každém vinutí v opačných směrech a vzájemně se ruší. Když rušení působí na silové vodiče, jsou vinutí transformátoru zapojena do série a jejich indukční odpor XL se zvyšuje s rostoucí frekvencí rušení: XL = ωL = 2πfL, f je frekvence rušení, L je indukčnost vinutí transformátoru zapojených do série.

Odpor kondenzátorů C1, C2 naopak s rostoucí frekvencí klesá (Хс =1/ωС =1/2πfC), proto dochází ke „zkratování“ rušení a náhlých skoků na vstupu a výstupu filtru. Stejnou funkci plní i kondenzátory SZ a C4.

Tlumivky LI, L2 poskytují další sériový přídavný odpor pro vysokofrekvenční rušení, zajišťující jejich další útlum. Rezistory R2, R3 snižují jakostní faktor L1, L2, aby se eliminovaly jevy rezonance.

Rezistor R1 zajišťuje rychlé vybití kondenzátorů C1-C4 při odpojení napájecího kabelu od zdroje a je nezbytný pro bezpečnou manipulaci se zařízením.

Části síťového filtru jsou umístěny na desce s plošnými spoji znázorněné na obrázku níže:

Deska plošných spojů je určena pro instalaci průmyslového podélného transformátoru z jednotek osobních počítačů. Transformátor si můžete vyrobit sami tak, že jej vyrobíte na feritovém prstenci s propustností 1000NN...3000NN o průměru 20...30 mm. Okraje prstenu jsou ošetřeny jemnozrnným brusným papírem, poté je prsten omotán fluoroplastovou páskou. Obě vinutí jsou navinuta ve stejném směru drátem PEV-2 o průměru 0,7 mm a mají každé 10...20 závitů. Vinutí jsou umístěna přísně symetricky na každé polovině kroužku, mezera mezi svorkami musí být alespoň 3...4 mm. Průmyslově jsou vyráběny i tlumivky L2 a L3 navinuté na feritových jádrech o průměru 3 mm a délce 15 mm. Každá tlumivka obsahuje tři vrstvy drátu PEV-2 o průměru 0,6 mm, délka vinutí 10 mm. Aby cívky nesklouzly, je tlumivka napuštěna epoxidovým lepidlem. Parametry vinutých produktů byly vybrány na základě podmínky maximálního výkonu filtru až 500 W. Při vyšším výkonu je třeba zvětšit velikost filtračních jader a průměr vodičů. Změnit budete muset i rozměry plošného spoje, ale vždy byste se měli snažit o kompaktní umístění filtračních prvků.

Specialita 221600

Petrohrad

1. ÚČEL PRÁCE

Účelem této práce je studium principu činnosti a stanovení účinnosti pulzního širokospektrálního odrušovacího zařízení.

2. STRUČNÉ INFORMACE Z TEORIE

Hlavní metody ochrany rádiových přijímacích zařízení před pulzním širokospektrálním rušením jsou:

a) nepřijímací - použití vysoce směrových antén, přesouvání antény mimo oblast impulsního rušení a potlačení rušení v místě jeho výskytu;

b) obvod - různé způsoby zpracování směsi užitečného signálu - pulzní šum za účelem zeslabení rušivého efektu.

Jednou z účinných obvodových metod pro boj s impulsním šumem je použití širokopásmového - amplitudového omezovače - úzkopásmového obvodu (obvod SHOW). Tento obvod se často používá v rádiové komunikaci.

V tomto článku studujeme schéma SHOW pro dva případy:

a) užitečným signálem jsou obrazové impulsy;

b) užitečný signál je spojitý rádiový signál s amplitudovou modulací.

Strukturní diagramy pro tyto případy jsou uvedeny na Obr. 1a a lb. V prvním případě je obvod SHOW umístěn za amplitudovým detektorem krevního tlaku, ve druhém - v radiofrekvenční dráze před krevním tlakem.

Schéma SHOW znázorněné na Obr. la zahrnuje sériově zapojený širokopásmový video zesilovač, omezovač amplitudy a úzkopásmový video zesilovač. Na vstupu obvodu: z detektoru je přijímána směs signálu a rušení (obr. 2a) a doba trvání signálu je mnohem delší než doba trvání interference (tc>>tп) a amplituda rušení. rušení je výrazně větší než amplituda signálu (Uп>>Uc). Širokopásmový zesilovač je navržen tak, aby zesílil vstupní směs na úroveň, která zajišťuje normální činnost omezovače. Šířka pásma zesilovací cesty k omezovači je zvolena tak, aby nedocházelo k výraznému prodloužení doby trvání rušivého impulsu (obr. 2b). Mezní práh je mírně vyšší než úroveň užitečného signálu, takže po omezení se úrovně signálu a rušení téměř vyrovnají (obr. 2c). Úzkopásmový video zesilovač (nebo filtr) funguje jako integrátor, jehož časová konstanta je konzistentní s dobou trvání signálu a je mnohem delší než doba trvání rušení. Vzhledem k tomu, že tc>>tп, signál na výstupu filtru má čas narůst na hodnotu své amplitudy, ale rušení nikoli (obr. 2d). Odstup signálu od šumu tedy na výstupu obvodu SHOW prudce vzroste.

Odhadneme zisk v poměru signál/šum při použití schématu SHOW. Na vstupu obvodu je signál s amplitudou Uc a trváním tc a interference s pravoúhlou obálkou (Uп, tп). Roli integračního plní RC obvod prvního řádu s přechodovou odezvou tvaru

h(t)=1- zk(- tn/ tR.C.) (1)

kde tRC = RC je časová konstanta filtru.

Z teorie je známo, že doba trvání vzestupu signálu na úroveň 0,9 Uc pro takový obvod je určena vztahem

t n=2.3 t R.C. (2)

Úroveň rušení na výstupu omezovače amplitudy Up = Ulim, kde Ulim je mezní práh, a úroveň užitečného signálu a rušení na výstupu obvodu, resp.

Ucven=0,9 Spojené království (3)

Unašpulit= UzlobrK (4)

kde K je zisk obvodu. Poměr napětí signál/šum na výstupu obvodu SHOW

hven=(Uc/ Un)out=0,9*US/(Uzlobr) (5)

Přínos z použití schématu je určen vztahem

(6)

nebo s ohledem na (5),

q1 =0.9* Un/(Uzlobr(1/)) (7)

Protože tn<< tR.C. AtS=2,3 tR.C., Že

q1 =(0.9* Un/ Uzlobr)*(tS/2,3 tn) » 0.4( Un/ Uzlobr)*(tS/ tn) (8)

Když je obvod SHOW vypnutý (omezovač je deaktivován), úroveň šumu na výstupu

Unašpulit= UnK (9)

V tomto případě poměr signál/šum na výstupu

hven=(Uc/ Un)out=0,9*US/(Un) (10)

a zisk získaný díky „úzkopásmovému“ výstupnímu filtru, porovnanému v celém pásmu s užitečným signálem, je roven

q2=[ hven/ hvstup]SHOWoff=0,9/ (11)

Relativní zisk získaný při použití schématu SHOW je definován jako poměr

n= q1/ q2 (12)

Po dosazení (7) a (11) do (12) a zohlednění vztahů

n<< tR.C. AtS=2,3 tR.C., , máme

n= q1/ q2 = Un/ Uzlobr (13)

V obvodu SHOW (obr. 16) jsou širokopásmovým zesilovačem rezonanční stupně mezifrekvenčního zesilovače (IFA) se šířkou pásma mnohem širší, než je spektrální šířka užitečného signálu. Zesilovač je umístěn až k omezovači. Mezifrekvenční kaskáda za omezovačem je použita jako integrátor a šířka pásma této kaskády je přizpůsobena spektrální šířce užitečného signálu. Aby nedocházelo ke zhoršení odolnosti přijímače proti rušení v důsledku rozšíření šířky pásma kaskád zesilovačů k omezovači, je obvod SHOW umístěn co nejblíže vstupu přijímače.

3. POPIS LABORATORNÍHO ZAŘÍZENÍ

Blokové schéma laboratorního uspořádání pro studium odrušovacího zařízení je na Obr. 3. Laboratorní zařízení zahrnuje:

1. Standardní generátor signálu (SSG);

2. Osciloskop;

3. Laboratorní maketa odrušovacího zařízení.

Blokové schéma instalace je na obr. 4. Obvod obsahuje simulátor směsi signálů a rušení a obvod SHOW. Amplitudově modulovaná oscilace (AMO) z GSS se přivádí na vstup simulátoru směsi signálu a pulzního šumu. AMK má následující parametry:

a) amplituda Um = 100 mV;

b) nosná frekvence fo == 100 KHz;

c) modulační frekvence fm = 1 KHz. Simulátor produkuje následující signály:

Sam - užitečný AMK;

Si - pulzní užitečný signál;

Sp - obdélníkový impulsní šum;

Spп - rušení rádiových impulsů s obdélníkovým tvarem obálky.

SYNC - synchronizační impuls osciloskopu. Na předním panelu laboratorního modelu je možné zapnout simulované signály a rušení pomocí přepínačů „Signal on“ a „Noise on“. Užitečný pulzní signál je smíchán s pulzním šumem ve sčítačce å1 a spojitý užitečný signál s AM a rádiovým pulzním šumem je smíchán ve sčítačce å2. Směs užitečného signálu a rušení je dodávána do dvou obvodů SHOW navržených pro provoz jak na videofrekvenci, tak na rádiové frekvenci. Přepínání schémat se provádí přepínačem "Sam-Si" umístěným na předním panelu layoutu. První obvod obsahuje širokopásmový video zesilovač (WVA), omezovač pomocí diod VD1, VD2 a úzkopásmový filtr (UF1), realizovaný RC obvodem. Druhý obvod obsahuje širokopásmový zesilovač, omezovač, úzkopásmový filtr (UV2) a AMC detektor. UV2 je oscilační obvod L1 Sk1 Sk2, kterému je přizpůsobena šířka pásma

šířka spektra AMK. Omezovač se zapíná přepínačem "ON PP". Přepínač kontrolních bodů se třemi polohami (1, 2, 3) umožňuje pomocí osciloskopu pozorovat signály na vstupu obvodu SHOW, na vstupu omezovače a na výstupu obvodu.

4. POSTUP PŘI PROVÁDĚNÍ DÍLA

3.1. Seznamte se s principem činnosti odrušovacího zařízení a složením použitého zařízení.

3.2. Studie potlačovače rušení v přítomnosti pulzního užitečného signálu.

3.2.1. Příprava na práci:

Na výstupu GSS nastavte signál s následujícími parametry:

a) amplituda - 100 mV;

b) frekvence - 100 KHz;

c) hloubka modulace - 30 %.

Zapněte rozložení, nastavte přepínač "Sam-Si" do polohy Si, přepínače "Noise on", "Signal on" do polohy zapnuto, přepínač ovládacího bodu do polohy 1.

3.2.2. Rozměry:

Pomocí osciloskopu změřte parametry signálu a šumu na vstupu obvodu (amplitudu signálu Uc a šum Uп; dobu trvání signálu tс a šum tп);

Vypočítejte poměr signál/šum z napětí na vstupu obvodu;

Sledujte signál v kontrolních bodech obvodu se zapnutým a vypnutým potlačovačem hluku a vypněte omezovač pomocí přepínače „On PP“;

Změřte poměr signálu k šumu na výstupu obvodu se zapnutým a vypnutým potlačovačem hluku;

Na základě výsledků měření určete relativní zisk a porovnejte jej s vypočteným;

Nakreslete oscilogramy v řídicích bodech obvodu se zapnutým a vypnutým supresorem.

3.3 Výzkum odrušovacího zařízení při příjmu spojitého signálu z AM.

3.3.1. Příprava na práci:

Nastavte přepínače do následujících poloh:

a) "Sam-Si" -Sam

b) "Signál zapnut" - zapnuto;

c) "Interference zapnuto" - vypnuto;

d) kontrolní body - 3;

změnou frekvence generátoru v rozsahu 100 kHz dosáhněte maximálního signálu na výstupu detektoru. Pozorování se provádí na obrazovce osciloskopu.

3.3.2 Měření:

Sledujte signál v řídicích bodech obvodu se zapnutým a vypnutým potlačovačem hluku, vypněte omezovač pomocí přepínače „On PP“,

Změřte poměr signálu k šumu na vstupu obvodu (testovací bod 1);

Změřte poměr signál/šum na výstupu obvodu (testovací bod 3) se zapnutým a vypnutým supresorem;

Poznámka, úrovně užitečného signálu a šumu na vstupu a výstupu obvodu se měří odděleně (signál a šum se zapínají pomocí přepínačů „signal on“ a „noise on“);

Na základě výsledků měření určete zesílení v poměru signálu k interferenci při použití obvodu SHOW a relativní zesílení.

blokové schéma studovaného tlumiče hluku;

oscilogramy signálů v řídicích bodech obvodu;

výpočet očekávaného zisku v poměru signál/interference při příjmu video signálů;

experimentální údaje o účinnosti odrušovacího zařízení pro video a rádiové signály.