tme – curs 7

Download TME  – Curs 7

Post on 13-Jan-2016

43 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

TME – Curs 7. Proiectare pentru compatibilitate electromagnetic ă. Con ţinutul cursului. Atenuarea perturbaţiilor cuplate galvanic Atenuarea perturbatiilor cuplate capacitiv. Principiul cuplajului galvanic. (7-1). (7-2). PACG 1. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

  • TME Curs7Proiectare pentru compatibilitate electromagnetic

  • Coninutul cursuluiAtenuarea perturbaiilor cuplate galvanicAtenuarea perturbatiilor cuplate capacitiv

  • Principiul cuplajului galvanic(7-1)(7-2)

  • PACG 1PACG 1. Micorarea valorilor parametrilor cii galvanice: R i L. Exemplul 1. Fie un traseu conductor cu lungimea l=8 cm i avnd parametrii R=1 m i L=1 nH/cm. Pe acest traseu apare o perturbaie datorat unei variaii de curent de 2 A n 50 ns. S se determine valoarea tensiunii perturbative ce apare pe acest traseu. (7-3)

  • Evaluarea rezistenelor(7-4)(7-5)(7-6)(7-7)(7-8)

  • Evaluarea inductivitiiDou trasee cu seciune circular(7-9)(7-10)Exemplul 2: S se determine inductana pentru fiecare fir de semnal din urmtorul cablu panglic avnd lungimea de 12 inch i d=50 mil, D=15mil.

  • Evaluarea inductivitiiTraseu cu seciune circular situat deasupra unui plan de mas(7-11)(7-12)

  • Evaluarea inductivitiiDou trasee cu secine dreptunghiular -A(7-13)(7-14)

  • Evaluarea inductivitiiDou trasee cu secine dreptunghiular -B(7-15)

  • Evaluarea inductivitiiTraseu cu seciune dreptunghiular situat deasupra unui plan de mas(7-16)

  • Msuri pentru reducerea valorii parametrilor R i Lreducerea lungimii l a legturii galvanice;reducerea distanei dintre cele dou trasee; pereche ale conexiunii (d);majorarea limii traseelor conductoare (D, w);utilizarea mai multor trasee ntre dou puncte;realizarea unui plan de mas;

  • PACG 2, PACG 3PACG 2. Reducerea fronturilor curenilor perturbatori.PACG 3. Introducerea unor elemente pentru drenarea componentelor perturbative.

  • PACG 4PACG 4. Msuri constructive, geometrice, prin care se elimin curenii perturbatori din impedanele de evaluare conform regulii paralelogramului

  • Regula paralelogramuluiSepararea legturilor de alimentare pentru un sistem analog-digital

  • Regula paralelogramuluiSepararea legturilor de alimentare pentru un sistem de for

  • Regula paralelogramuluiSepararea legturilor de pmntare

  • Exemplul 3

  • PACG 5, PACG 6PACG 5. Sistematizarea echipamentelor pentru ca transferul ntre modulele constructive s se realizeze pe ct mai puine trasee. PACG 6. ntreruperea buclelor galvanice perturbative.Distribuirea sistemului de alimentareSeparare galvanic

  • ntreruperea buclelor sistemului de alimentare

  • ntreuperea buclelor de semnal prin separare galvanic

  • Exemplu 4Schema electric a dou canale de amplificare identice este implementat pe un cablaj imprimat dublu strat. Tensiunea de la intrarea canalului 1 este sinusoidal avnd frecvena de 50 KHz i amplitudinea de 10 mV. S se deduc nivelul relativ al zgomotului cuplat la ieirea canalului 2 raportat la semnalul de intrare n canalul 1.

  • Exemplul 4 evaluare (1)(7-17)(7-18)(7-19)(7-20)(7-21)(7-22)

  • Exemplu 4 evaluare (2)(7-23)(7-24)(7-25)(7-26)

  • Exemplul 4 evaluare (3)

  • Principiul cuplajului capacitiv(7-27)(7-28)

  • PACC 1, PACC 2PACC 1. Aciune simultan n trei locuri:pulsaia tensiunii perturbatoare;impedana de evaluare;capacitatea de cuplaj (parazit).PACC 2. Acine la perturbator: filtrarea armonicelor de ordin superior sau atenuarea fronturilor.

  • PACC 3 Aciune la susceptor(7-29)

  • PACC 4 Aciune pe calea de transmisiePACC 4. Msuri geometrice

    A i d C(7-30)

  • Evaluarea valorilor capacitilor paraziteDistane mari ntre armturi corecii prin factori de franjurare KC, KLNeomogenitatea mediului dintre armturi: r r(ef)

  • Dou trasee cilindrice paralele(7-31)

  • Exemplu 5Pentru cablul panglic din figur vom determina capacitatea parzit dintre dou fire alturate. Se cunosc: D=15 mil, d=50 mil, l=12 in i r=3,2.

  • Traseu cilindric situat deasupra unui plan conductor(7-32)

  • Dou trasee cu seciune dreptunghiular paralele - cazul I Dac d/w
  • Dou trasee cu seciune dreptunghiular paralele - cazul II(7-34)(7-35)

  • Dou trasee cu seciune dreptunghiular paralele - cazul II - continuareDac d>>w:Dac traseele au limi diferite, w1 i w2:(7-36)(7-37)

  • Traseu cu seciune dreptunghiular situat deasupra unui plan conductor(7-38)(7-39)

  • Dou trasee poziionate deasupra unui plan conductor(7-40)

  • PACC 5 Aciune pe calea de transmisiePACC 5. Ecranarea

  • Principii pentru realizarea incintelor de ecranare electric

  • Ecranele n jurul conductoarelor ce transmit semnale la distan.

  • PACC 6 Aciune la susceptor PACC 6. Amplificare local a semnalelor utile

  • PACC 7 Aciune la susuceptorPACC 7. Transmisie prin bucl de curent.

    TMETMETMEAa cum a fost artat n cursul 4, cuplajele galvanice sunt datorate parcurgerii de ctre semnalul util i de ctre cel perturbator, sau numai de ctre acesta din urm, a unei impedane comune (parazite) ce se manifest simultan att n circuitul perturbator ct i n cel susceptor. Aceast impedan parazit are o component rezistiv i una inductiv.TMEO prim categorie de proceduri antiperturbative se refer la msurile care se impun pentru micorarea valorilor parametrilor cii galvanice: R i L. Pentru estimarea ponderii efectului acestor parametri n generarea perturbaiilor considerm exemplul prezentat.Conform relaiei 7-2, pe impedana de evaluare a susceptorului se genereaz o tensiune calculat n relaia 7-3. Aa cum se poate constata n valoarea total a perturbaiei ponderea cea mai semnificativ o are tensiunea ce apare la bornele inductanei. Aceast concluzie este valabil pentru majoritatea situaiilor ntlnite n practic. n consecin, e important s se pstreze un control asupra parametrilor cii galvanice i n special asupra valorii inductivitii acesteia. n continuare sunt prezentate formule cu ajutorul crora se pot evalua valorile acestor parametri pentru topologii ale conexiunilor frecvent ntlnite n practic.

    TMERezistena unui conductor cu seciunea circular de diametrul D se poate evalua cu relaia 7-4, iar pentru un conductor cu seciunea dreptunghiular avnd dimensiunile seciunii t i w rezistena se evaluaz cu relaia 7-5. n aceste relaii reprezint rezistivitate materialului din care este realizat conexiunea, rezistivitate determinat la temperatura de 20oC. Parametrul reprezint coeficientul de variaie cu temperatura pentru aceast rezistivitate. Pentru cuprul electrotehnic, care este cel mai frecvent utilizat pentru obinerea conexiunilor, aceti parametri au urmtoarele valori: =6,787 x 10-7 -inch, respectiv =0,0039 oC-1.Rezistena unui plan de mas cu grosimea t evaluat ntre dou puncte de contact cu diametre D1 i D2, situate la distana x unul de cellalt, este redat de relaia 7-6.La frecvene nalte trebuie luat n considerare efectul pelicular care poate modifica semnificativ valorile rezistenelor conductoarelor. Acest efect determin ca seciunea efectiv prin care circul curentul prin conductor s se diminueze o dat cu creterea frecvenei. Evalurea influenei acestui efect poate fi fcut cu relaia 7-8 pentru conductorul cu secine dreptunghiular i cu relaia 7-8 pentru conductorul cu seciune circular. n aceste relaii R(f) este rezistena pe unitatea de lungime (inch) pentru conductoare realizate din cupru.

    TMEPentru evaluarea inductivitilor conexiunilor trebuie s se pun n eviden pentru fiecare situaie calea prin care se nchide curentul. n acest sens, de exemplu pe un cablaj imprimat trasee de semnal cu aceeai geometrie pot s prezinte inductiviti diferite n funcie de distana fiecruia fat de traseul de mas.O prim situaie prezentat este cea n care un curent se nchide prin dou trasee cilindrice paralele. Relaia 7-9 permite evaluarea inductanei pentru sistemul celor dou conductoare. Relaiile 7-10 permit evaluarea inductanelor lineice (pe unitatea de lungime) considernd o dat unitatea de lungime metrul iar apoi inch-ul. n aceste relaii s-a presupus poziionarea conductorilor n aer sau n alt mediu pentru care r1. Situaia descris de acest prim caz o putem ntlni n practic frecvent n cazul cablurilor panglic. n exemplul prezentat s-a calculat inductana rezultat pentru conductorul 6 mpreun cu conductorul 7, acesta fiind considerat legat la mas (GND). Determinai inductanele echivalente pentru celelalte fire de semnal din cablu.TMEn acest caz curentul se nchide printr-un conductor circular i apoi print-un plan de mas. Formula de baz (7-11) pentru evaluarea inductivitii este apoi explicitat sub forma unor relaii pentru determinarea inductanelor lineice (7-12).Se poate observa c pentru h=d/2, unde d este distana dintre cele dou conductoare din cazul anterior, se obine o inductan cu valoare jumtate din cea calculat n situaia a dou conductoare paralele. n cazul n care h este egal cu distana dintre conductoarele din cazul anterior se obine o inductan ce reprezint aproximativ 35% din cea calculat pentru dou conductoare paralele. Aceste observaii arat c realizarea unui plan de mas este benefic pentru reducerea valorilor inductanelor parazite.TMESituaiile prezentate n continuare pentru conductoare cu seciune dreptunghiular sunt frecvent ntlnite n cazul traseelor realizate pe cablaje imprimate. Primul caz corespunde prezenei a dou trasee paralele realizate pe aceeai fa a cablajului imprimat. TMEAl doilea caz corespunde traseelor de cablaj realizate paralel pe dou fee diferite. n aceast situaie n setul de formule intervine un factor inductiv de franjurare KL. Dependena lui cu dimensiunile geometrice este redat n graficul ataat.TMEA treia situaie este legat de prezena conductorului cu seciune dreptunghiular deasupra unui plan de mas. Aa cum se poate observa forma relaiilor de evaluare a inductivitilor este aceeai ca i n cazul anterior, dar trebuie observat c de data aceasta pentru h=d (aceei distan fa de conductorul de referin), valoarea facorului KL este mai mare i n conseci