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抗干扰非平衡信号传输方法

时间:04-02 来源:互联网 点击:

        收、发参考端之间不平衡感应电压产生的干扰电流流过参考端连线阻抗
        图中的Cs 、Vcs、Ci和Vci即为这个干扰源等效电路,其干扰来源包括感应干扰及电源及接地系统引入的干扰,对输入端的干扰反映在Vnr之中。Cs是发端的体电容和感应电容之和,Vci是收端的感应干扰电压,Ci是收端的体电容和感应电容之和,Vci是收端的感应干扰电压。当Vcs、Vci存在感应电压差时,就会产生感应电流,进而在Rr上产生干扰电压Vnr,要想减小感应电压差,必须同时减小Vcs、Vci或使其完全一致;由于Rr远小于Rs 串联Ri,Goe与Gie之间感应干扰电流主要通过Rr,感应干扰电流的回路是Cs 、Ci和Rr,如果能减小Cs 、Ci或两者,可以提高环路阻抗,也就能够减小感应干扰回路电流,而同时减小Cs 、Ci还能达到减小Vcs、Vci的效果,感应干扰回路电流当然更低,这是一个十分有用的结论,在后面的改进电路中,这一特性将被充分利用。可以认为Rg与Rr基本相同,它们并联后的阻抗变化不大,所以Rg对这种干扰的影响不大。

        图中收、发参考端与装置地直接相连,所以Cs 、Ci都较大,感应的干扰电压也较大,如果装置地还与外接地线系统相连,其Cs或Ci还将增大,所以收、发参考端如果存在感应电压差,流过Rr的干扰电流也就比较大,由此导致较大的干扰电压。

        通常收、发信号端的体电容和感应电容很小,其感应干扰电压很低及环路阻抗较高,这两个因素都使环路干扰电流降低,所以信号端之间基本不受收、发端之间不平衡感应的影响。

        地线回路干扰
        当收、发信号端之间存在多条地线连接,每两条地线间会形成感应环,由感应电压就会形成感应电流,由此形成地线回路干扰,图1中Vng即使这种干扰,图中Rg既表示存在多条地线连接的阻抗,实际系统中经常会发生这种情况,其干扰幅度可能还会很大,例如系统中存在信号地连线,同时还有电源地连线存在,对于这种干扰单靠减小地线阻抗效果并不很好,应该在回路中适当的地方插入阻抗以减小回路电流来减小这种干扰。

  干扰原因小结
        由以上的分析可得,非平衡信号传输系统的干扰主要来自收、发参考端的连线上,收、发信号端之间连线引入的干扰影响很小;收、发参考端连线上的干扰与装置地及其电容密切相关;通过减小不平衡感应电压降低干扰需要在收、发信端采取同时降低干扰电压的措施才有效果;减小参考端连线的阻抗Rr可以减小不平衡感应电压产生的输入干扰;减小收、发任一参考端的电容也能减小不平衡感应电压产生的输入干扰;地线回路干扰是由于系统中有多条地线存在所引起的,实际应用往往很难避免这种情况发生。

        抗干扰非平衡信号传输系统的干扰分析
        图2为改进的抗干扰非平衡信号传输系统的干扰模型,与图1不同的是,图2多了一个隔离阻抗Ris和一个信号浮动隔离电路SFS,这是一个输入端浮动隔离的非平衡信号传输方法,Ris的取值应满足:
        Ris 不要太大
        Ris >>Rr 和 Ris >>Rg 
        收、发参考端连线的感应干扰
        这时Goe和Gis之间的阻抗就是问题的关键,Ris是影响这个阻抗的重要因素,Ris越大,等效电压Vnl越大,在大部分应用系统中,Ris小于1000欧即可使连线的感应干扰足够小,而从后面的分析我们可以知道,这个条件很容易得到满足。

        收、发参考端之间不平衡感应电压产生的干扰电流流过参考端连线阻抗
        由于Gis不是装置地,只有很小的体电容和感应电容,所以Goe和Gis之间不平衡感应电压的干扰电流也就很小,其原因前面已有说明,而 Goe与Gie之间不平衡感应电压的干扰源与未改进电路的相同,但由于Ris和Rg的存在,大部分干扰电流通过Rg,流过Rr的干扰电流很小,Ris越大,流过Rr的干扰电流越小,Vnr也越小。例如,当Rg等于Rr时,流过Rr与流过Rg的干扰电流之比等于Rg与Ris之比,因为Rg为连线电阻,可以认为其阻抗小于1欧姆,取Ris为100欧姆时,Rr上的干扰电流就比Rg上的减小了100倍,与图1等效电路相比,Vnr也会减小100倍,由此可知,由于Rg和Ris的存在,将有效地减小Vnr。

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