ЖУРНАЛ «СТА» №1/2008

резистивное сопротивление, падение напряжения помехи на котором не позволяет полностью устранить ёмко- стную наводку с помощью источника с низким внутренним сопротивлением. Особенно важно учитывать индуктив- ность сигнального провода в случае высокочастотных помех. Порядок величин сопротивлений ти- повых источников сигнала приведен в табл. 1. Датчики, имеющие большое внут- реннее сопротивление или малое на- пряжение сигнала, нужно использо- вать совместно с усилителем, располо- женным в непосредственной близости к датчику, а к приемнику следует пере- давать уже усиленный сигнал. С другой стороны, для устранения индуктивной наводки носителем сигна- ла должен быть ток, а не напряжение, то есть источником сигнала должен быть идеальный источник тока (рис. 12). Ток источника тока не зависит от характера нагрузки (по определению), в том числе от величины наведенной э.д.с. Таким образом, для снижения ёмко- стной наводки сигнал нужно переда- вать с помощью идеального источника напряжения, а для снижения индук- тивной наводки — с помощью идеаль- ного источника тока. Выбор носителя информации (ток или напряжение) в каждом конкретном случае зависит от того, какая помеха преобладает: индуктивная или ёмкост- ная. Как правило, ёмкостные наводки преобладают над индуктивными, если источник помехи имеет большое на- пряжение. Индуктивные же помехи со- здаются током, поэтому они велики в случае, когда источником помехи явля- ется мощное оборудование, потребля- ющее большой ток. Отметим, что экра- нирование магнитной наводки техни- чески гораздо сложнее, чем ёмкостной. Стремление совместить преимуще- ства передачи сигнала в форме тока и в форме напряжения приводит к переда- че информации сигналом большой мощности. Отношение мощности сиг- нала к мощности помехи определяет величину погрешности, вносимую по- мехами в результат измерения. Этот же вывод следует непосредственно из формулы (6): при сопротивлениях на- грузки и источника, стремящихся к ну- лю, напряжение помехи также стре- мится к нулю (а передаваемая мощ- ность — к бесконечности). П АРАЗИТНЫЕ СВЯЗИ В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА Кардинальным средством устране- ния индуктивных и ёмкостных связей является применение источников сиг- нала с дифференциальным токовым выходом и приемников с низкоомным (токовым) дифференциальным входом (рис. 13). В них индуктивная наводка мала, поскольку информация переда- ется в форме тока, а ёмкостная наводка мала, поскольку при хорошей симмет- рии линии передачи она является син- фазной и подавляется входным диффе- ренциальным приемником. Дополни- тельной защитой линии является ее эк- ранирование. Токи источников тока на рис. 13 строго равны между собой и противоположно направлены. Для получения высокого качества пе- редачи сигнальные провода должны быть экранированы и выполнены в ви- де витой пары, чтобы обеспечить луч- шую согласованность их продольных импедансов и импеданса на «землю». Разница в длине проводов и в частотных характеристиках их импедансов может быть причиной появления синфазной помехи на высоких частотах. Для повышения степени согласован- ности линий в витой паре лучше ис- пользовать провода, специально изго- товленные и аттестованные для инст- рументальных индустриальных приме- нений (например, фирмы Belden). Ис- пользование двух витых, соединенных параллельно, пар вместо одной позво- ляет снизить продольный импеданс проводов и повысить точность переда- чи сигнала. Примером реализации дифференци- ального способа передачи сигнала мо- жет служить пара дифференциального токового передатчика SSM2142 и диф- ференциального приемника SSM2141 (Analog Devices), которая имеет коэф- фициент ослабления синфазного сигна- ла 100 дБ на частоте 60 Гц и работает на нагрузку 600 Ом, создавая на ней макси- мальное падение напряжения 10 В. 73 СТА 1/2001 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е Р А Рис. 11. Пути прохождения ёмкостной и индуктивной помехи от источника e N e 1 C c R in R i M I N I c V M V in e N Рис. 12. Канал передачи сигнала с помощью тока менее чувствителен к индуктивным наводкам I N I 1 R in =0 R i V M I in e N M Рис. 13. Дифференциальный источник и приемник тока — наилучшее решение проблемы качественной передачи сигнала I 1 I 2 V 0 Таблица 1. Типовые датчики и порядок величин их сопротивлений Источник сигнала Полное сопротивление Термопара < 20 Ом Терморезистор > 1 кОм Резистивный датчик сопротивления < 1 кОм Полупроводниковый датчик давления > 1 кОм Тензодатчик < 1 кОм Стеклянный pH-электрод > 10 9 Ом Потенциометрический датчик перемещения от 500 Ом до 100 кОм Операционный усилитель 10 -4 Ом