Post on 13-Jan-2016
description
transcript
TME – Curs7
Proiectare pentru compatibilitate electromagnetică
2
Conţinutul cursului
Atenuarea perturbaţiilor cuplate galvanic Atenuarea perturbatiilor cuplate capacitiv
3
Principiul cuplajului galvanic
dtdi
+Li=Rvp
ps
jωωRZ vG 1
vG 2
vL1
vL2
vs
i 1
i 2
ZL 2
ZL 1
ZG1
ZG2
A
B
(7-1)
(7-2)
4
PACG 1
PACG 1. Micşorarea valorilor parametrilor căii galvanice: R şi L.
Exemplul 1. Fie un traseu conductor cu lungimea l=8 cm şi având parametrii R=1 m şi L=1 nH/cm. Pe acest traseu apare o perturbaţie datorată unei variaţii de curent de 2 A în 50 ns. Să se determine valoarea tensiunii perturbative ce apare pe acest traseu.
mV32mV320mV2ns50
AnH8A2mΩ1s
p
p2=+=
2+=
t
iL+iR=v
(7-3)
5
Evaluarea rezistenţelor
]C201[2
2ln
1
2ln
2o
ρ)α(TD
x
D
x
πt
ρR
]C201[ oρ)α(T
tw
ρlR
]C201[4 o
2 ρ)α(TπD
ρlR
DffR
π
l102,61)( 7
t)(w
lf,R(f)
210612 7
l
Dw
t(7-4)
(7-5)
(7-6)
(7-7)
(7-8)
t
xD1
D2
6
Evaluarea inductivităţii
H)2(ln0r
D
d
π
μμlL
d
l
i i
D
sp re sa rc in ă
μH/in)2(ln010
μH/m)2(ln40
1Pentru r
D
d,
l
L
D
d,
l
L
μ
Două trasee cu secţiune circulară
(7-9)
(7-10)
D d
1 2 3 4 5 6 7
G ND
0,23H
Exemplul 2: Să se determine inductanţa pentru fiecare fir de semnal din următorul cablu panglică avînd lungimea de 12 inch şi d=50 mil, D=15mil.
7
Evaluarea inductivităţii
H)4(ln2
0r
D
h
π
μμlL
μH/in)D
hln(40,005
l
L
μH/m)D
hln(40,2
l
L
1μPentru r
i
D
l
h
i
sp re sa rc ină
p la n d e m a să
Traseu cu secţiune circulară situat deasupra unui plan de masă
(7-11)
(7-12)
8
Evaluarea inductivităţii
H1ln0r
tw
w)π(d
π
μμlL
μH/in)(ln010
μH/m)(ln40
H/m)(ln0r
şi1r
Pentru
tw
πd,
l
L
tw
πd,
l
L
tw
πd
π
μμ
l
L
πdtwμ
l
d
i i
spre sarc in ă
t
w
substratizolator
Două trasee cu secţine dreptunghiulară -A
(7-13)
(7-14)
9
Evaluarea inductivităţii
μH/in0320
μH/m
1r
pentru
μHr261
H0r
261
w
d
LK
,
w
d
LKl
L
μ
w
d
LK
μ,l
w
d
LK
μμlL
,
l
i
i
spre sarcină
t
w
substratizolator
d
0
0
2
2
4
4
6
6
8
8
10
10
12
12
14
14
16
16
18
18
20
20K L
d/w
Două trasee cu secţine dreptunghiulară -B
(7-15)
10
Evaluarea inductivităţii
μH/inμH/m
1r
pentru
μHr261
H0r
0320261
w
h
LKw
h
LKl
L
μ
w
h
LK
μ,l
w
h
LK
μμlL
,,
0
0
2
2
4
4
6
6
8
8
10
10
12
12
14
14
16
16
18
18
20
20K L
2h/wsubstratizolator
l
i
i
spre sarcină
t
w
h
plan demasă
Traseu cu secţiune dreptunghiulară situat deasupra unui plan de masă
(7-16)
11
Măsuri pentru reducerea valorii parametrilor R şi L
reducerea lungimii l a legăturii galvanice; reducerea distanţei dintre cele două trasee;
pereche ale conexiunii (d); majorarea lăţimii traseelor conductoare (D, w); utilizarea mai multor trasee între două puncte; realizarea unui plan de masă;
12
PACG 2, PACG 3
PACG 2. Reducerea fronturilor curenţilor perturbatori.
PACG 3. Introducerea unor elemente pentru drenarea componentelor perturbative.
14DIP300
VCC
GND
13
PACG 4
PACG 4. Măsuri constructive, geometrice, prin care se elimină curenţii perturbatori din impedanţele de evaluare conform regulii paralelogramului
P ream plifica tor
vG
vO
V ALI
Z O
Z L
Z I
Z G
R L
R O
iL
iI
iALI
14
Regula paralelogramului
Separarea legăturilor de alimentare pentru un sistem analog-digital
S u rsă p en truc ircu ite lea n a log ice
S u rsă p en truc ircu ite le
d ig ita le
Convertor
A
D
15
Regula paralelogramului
Separarea legăturilor de alimentare pentru un sistem de forţă P rea m p lif ica tor A m p lif ica torT ra d u ctor
Sarc ină
Sursă pentruc ircuite leanalog ice
Sursă pentruc ircuite leanalog ice
Z p Z p Z p Z p
a ) ca b la re erona tă
P rea m p lif ica tor A m p lif ica torT ra d u ctor
Sarc ină
Sursă pentruc ircuite leanalog ice
Sursă pentruc ircuite leanalog ice
Z p Z p Z p Z p
b ) ca b la re corec tă
16
Regula paralelogramului
Separarea legăturilor de pământare
E chip a m ent1
E chip a m ent2
E chip a m ent3
Z p Z p Z p
E chip a m ent1
E chip a m ent2
E chip a m ent3
Z p Z p Z p
a ) ca b la re erona tă
b ) ca b la re corec tă
17
Exemplul 3
18
PACG 5, PACG 6
PACG 5. Sistematizarea echipamentelor pentru ca transferul între modulele constructive să se realizeze pe cât mai puţine trasee.
PACG 6. Întreruperea buclelor galvanice perturbative. Distribuirea sistemului de alimentare Separare galvanică
19
Întreruperea buclelor sistemului de alimentare
S ursă d ep utere
S ursa 1M od ul
e lec tronic 1
S ursa 2M od ul
e lec tronic 2
S ursa 3M od ul
e lec tronic 3
220V+
-
20
Întreuperea buclelor de semnal prin separare galvanică
vp
transform ator
a)
vp
optocuplor
b)
21
Exemplu 4
Schema electrică a două canale de amplificare identice este implementată pe un cablaj imprimat dublu strat. Tensiunea de la intrarea canalului 1 este sinusoidală având frecvenţa de 50 KHz şi amplitudinea de 10 mV. Să se deducă nivelul relativ al zgomotului cuplat la ieşirea canalului 2 raportat la semnalul de intrare în canalul 1.
bucla 1
bucla 2
1K8
Rp Lp
15V
-15V
Rl1il1
R11
R12
vo1
vi1
VC
C
VE
E
56K
560
560
A1
R21
R22
vo2vi2
VC
C
VE
E
56K
560
560
A2
1K8Rl2
l=3in
d1=
2,5i
nd
2=0,
06in
vip2
1
2
3
4
l=3in
d1=2,5in
il1
t=0,0025in
w=0,025in
substratizolator
4
3
21
d2=0,06in
GND
22
Exemplul 4 – evaluare (1)
mA0,55k81
1
1o1
l1 Rl
vi
100850
85
21
222
11
121
K
R
RA
R
RA
V1V0,011001 i1o1 vAv
Ω0,030,0250,0025
310 x 6,787 -7
tw
ρlRp
bucla 1
bucla 2
1K8
Rp Lp
15V
-15V
Rl1il1
R11
R12
vo1
vi1V
CC
VE
E
56K
560
560
A1
R21
R22
vo2vi2
VC
C
VE
E
56K
560
560
A2
1K8Rl2
l=3in
d1=
2,5i
nd
2=0,
06in
vip2
1
2
3
4
nH1700,00250,025
2,5πln0,0131
L
nH700,025
0,06
3,3
10,03232
L
(7-17)
(7-18)
(7-19)
(7-20)
(7-21)
(7-22)
23
Exemplu 4 – evaluare (2)
mV0220Ω040mA550Ω108510501432030mA550
2
1p
2
1p
2932
22
pp1
pp1p
,,,,,,
LωRiv
iL
jωiRv
mV0,018Ω0,032mA0,55Ω103510503,1420,03mA0,55
2
2p
p2
2pp
2932
22
p2
p2
LωRpiv
iL
jωiRv
dB1510
81lg20lg20
mV1,8100
i1
o2
p2o2
,
v
vK
vv
dB1310
22lg20lg20
mV2,2100
i1
o2
p1o2
,
v
vK
vv
(7-23)
(7-24)
(7-25)
(7-26)
24
Exemplul 4 – evaluare (3)
25
Principiul cuplajului capacitiv
pp
in
ins
1p
pCjω
Z;vZZ
Zv C
C
pinp
pin
s
p
vZCω
vZ
Zv
C
tr a s e u p e r tu r b a to r
tr a s e u p e r tu r b a t
c a p a c ita te p a r a z ită
pC
inZsv
pvte n s iu n e p e r tu r b a tiv ă
c ir c u it s u s c e p to r(p e r tu r b a t)
(7-27)
(7-28)
26
PACC 1, PACC 2
PACC 1. Acţiune simultană în trei locuri: pulsaţia tensiunii perturbatoare; impedanţa de evaluare; capacitatea de cuplaj (parazită).
PACC 2. Acţine la perturbator: filtrarea armonicelor de ordin superior sau atenuarea fronturilor.
27
PACC 3 – Acţiune la susceptor
ppsp
s
:rezultă1)ps
(in
Pentru
p)ps
(in
1
pin
s
s
ppvv
C+Cv
C+CR
vC+CRj+
CRj
=v
C
CC
tr a s e u p e r tu r b a to r
tr a s e u p e r tu r b a t
c a p a c ita te p a r a z ită
pC
inRsv
pvte n s iu n e p e r tu r b a tiv ă
c ir c u it s u s c e p to r(p e r tu r b a t)
sC(7-29)
28
PACC 4 – Acţiune pe calea de transmisie
PACC 4. Măsuri geometrice
A şi d C ;
d
A=C
0r(7-30)
29
Evaluarea valorilor capacităţilor parazite
Distanţe mari între armături corecţii prin factori de “franjurare” KC, KL
Neomogenitatea mediului dintre armături: r r
(ef)
+V
-V linii de flux ideale
linii de flux reale
suprafaţă de
potenţial nul
30
Două trasee cilindrice paralele
F/m
21
24ln
(ef)r
21Pentru
pF/in2
ln
(ef)r
7,0pF/m
2ln
(ef)r
8,27
F/m2
ln
(ef)r
1Pentru
F/m
12
ln
(ef)r
0
0
0
2
π
π
DD
d=
lC
DD
D
d
D
d
D
d=
lC
d
D
-D
d+
D
d
=l
C
l
d
D
(7-31)
5 10 100 1000
d/D
10
2
1
100
C/l [pF/m]
zona de variaţie rapidă
a capacităţii
1
31
Exemplu 5
D d
1 2 3 4 5 6 7
Pentru cablul panglică din figură vom determina capacitatea parzită dintre două fire alăturate. Se cunosc: D=15 mil, d=50 mil, l=12 in Şi r=3,2.
pF2,14
15502
ln
2,37,012
2ln
7,0 r
Dd
lC
32
Traseu cilindric situat deasupra unui plan conductor
pF/in4
ln
pF/m4
ln
F/m4
ln
(ef)r
(ef)r
(ef)r0
4,1
6,55
π2
1/2Pentru
D
h
D
h
D
hlC
Dh
D
l
h
p la n c o n d u c to r
(7-32)
33
Două trasee cu secţiune dreptunghiulară paralele - cazul I
pF/in(ef)r
2250
pF/m(ef)r
848
F/m(ef)r0
d
wC
K,
d
wC
K,
d
wC
Kl
C
Dacă d/w<<1, atunci KC=1
t
lw
substratizolator
d
r(7-33)
0
0
2
1
4
2
6
3
8
4
10
5
12
6
14
7
16
8
18
9
20
10K C
d/w
5,4r
34
Două trasee cu secţiune dreptunghiulară paralele - cazul II
hd
hd
pentru2
1
pentru1
r(ef)r
(ef)r
pF/in1
)(πln
71,0
pF/m1
)(πln
8,27
F/m1
)(πln
π
(ef)r
(ef)r
(ef)r0
twwd
twwd
twwdl
C
(7-34)
(7-35)
l
d
t
w
substratizo lator r
h
35
Două trasee cu secţiune dreptunghiulară paralele - cazul II - continuare
pF/inln
71,0
pF/mln
8,27
F/mln
π
(ef)r
(ef)r
(ef)r0
twd
twd
twdl
C
pF/in
21
11
πln
41,1
pF/m
21
11
πln
6,55
F/m
21
11
πln
π2
22
(ef)r
22
(ef)r
22
(ef)r0
twtwd
twtwd
twtwd
lC
Dacă d>>w: Dacă traseele au lăţimi diferite, w1 şi w2:
(7-36) (7-37)
36
Traseu cu secţiune dreptunghiulară situat deasupra unui plan conductor
pF/in225,0pF/m83,8
F/m
r(ef)r
(ef)r0
h
wK
h
wK
h
wKl
C
CC
C
su b stra tizo la to r
l
t
w
h
p la n c o n d u c to r
r
0
0
2
1
4
2
6
3
8
4
10
5
12
6
14
7
16
8
18
9
20
10K C
2h/w
5,4r
(7-38)
hww
h
hwh
w
w
hr
pentru12
12
1
2
1
pentru104,012
12
1
2
1
5,0
rr(ef)r
25,0
r(ef)r
(7-39)
37
Două trasee poziţionate deasupra unui plan conductor
pF/in07,0pF/m81,2
F/mπ
3,0/2Pentru
2(ef)r
2(ef)r
2(ef)r0
d
wKK
d
wKK
d
wKKl
C
dh
CLCL
CL
0
0
2
1
4
2
6
3
8
4
10
5
12
6
14
7
16
8
18
9
20
10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
K C
d/w
5,4r
K L
K L
K C
l
d
tw
su b stra tizo la to r r
p la n d e m a să
h
(7-40)
38
PACC 5 – Acţiune pe calea de transmisie
PACC 5. Ecranarea
39
Principii pentru realizarea incintelor de ecranare electrică
a) ecranin efic ien t
b ) ecranefic ien t
feţe izo la tefeţe
ech ip oten ţia lizate
40
Ecranele în jurul conductoarelor ce transmit semnale la distanţă.
41
PACC 6 – Acţiune la susceptor
PACC 6. Amplificare locală a semnalelor utile
n iv e le " 0 "
n iv e le " 1 "
nive le T T L
0V
5V
2V
0,8V
n iv e le " 1 "
n iv e le " 0 "
nive le R S232
0V
12V
6V
-6V
-12V
42
PACC 7 – Acţiune la susuceptor
PACC 7. Transmisie prin buclă de curent.
V cc
2 0 m A
4 0 m A
I
I
K
H
L
circu it p entrud etec ţia sensu lu i
curentu lu i
D river R eceiver
L ,H