ЖУРНАЛ «СТА» №1/2008

74 СТА 1/2001 www.cta.ru Для предотвращения насы- щения выходных каскадов ис- точников тока разностью токов ( I 1 — I 2 ) можно использовать способ, аналогичный представ- ленному на рис. 8, однако рези- сторы в данном случае должны быть соединены с «землёй» ис- точника сигнала. Недостатком токовых кана- лов передачи информации яв- ляется то, что в соответствии с выражением (7) при бесконеч- но большом сопротивлении ис- точника и приемника сигнала относительно «земли» напря- жение ёмкостной наводки яв- ляется максимальным. Приме- нение резисторов для отвода тока помехи на землю (рис. 8) улучшает ситуацию, однако эти резисторы не могут быть вы- браны очень малыми, посколь- ку при этом увеличивается вли- яние их рассогласования на по- грешность передачи тока. Э КРАНИРОВАНИЕ СИГНАЛЬНЫХ ПРОВОДОВ Методы экранирования сигнального провода выбираются в зависимости от путей прохождения помехи. Для устра- нения паразитной ёмкостной связи ис- пользуют электростатический экран в виде проводящей трубки (чулка), охва- тывающей экранируемые провода, а для защиты от магнитного поля ис- пользуют экран из материала с высо- кой магнитной проницаемостью. Нельзя соединять электростатичес- кий экран с «землёй» источника и при- емника одновременно (рис. 14), по- скольку при этом через экран течет ток, обусловленный неравенством по- тенциалов этих «земель» и достигаю- щий в цеховых условиях нескольких ампер, а разность потенциалов «зе- мель» может достигать нескольких вольт. Ток, протекающий по экрану, является источником индуктивных на- водок на соседних проводах и прово- дах, находящихся внутри экрана. На- водка на провода внутри экрана может иметь значительную величину при не- точном их центрировании вследствие технологического разброса. Поэтому экран нужно заземлять только с одной стороны, причем со стороны источни- ка сигнала. В общем случае при пере- даче широкополосного сигнала от уда- ленного источника с высоким сопро- тивлением рекомендуется использо- вать популярную схему гибридного за- земления (рис. 15). В данной схеме ём- кость C HF позволяет ослабить высоко- частотную составляющую помехи. Та- ким образом низкочастотный ток, со- здающий индуктивную наводку, оста- ется малым, а высокочастотные навод- ки заземляются через ёмкость. Экран, защищающий от паразитных индуктивных связей, сделать гораздо сложнее, чем электростатический эк- ран. Для этого нужно использовать ма- териал с высокой магнитной проница- емостью и, как правило, гораздо боль- шей толщины, чем толщина электро- статических экранов. Для частот ниже 100 кГц можно использовать экран из стали или пермаллоя. На более высо- ких частотах используются алюминий и медь. В связи со сложностью экранирова- ния магнитной составляющей помехи особое внимание следует уделить уменьшению индуктивности сигналь- ного провода и выбору подходящей схемы приемника и передатчика. Если источник сигнала не заземлен, как, например, в случае большинства температурных датчиков, то экран применяют в сочетании с дифферен- циальным усилителем и резисторами на входе, назначение которых обсужда- лось ранее. При этом экран заземляют, как показано на рис. 16 а. Авторами статьи было проведено экспериментальное сравнение различ- ных способов подключения источника сигнала (терморезистор сопротивлени- ем 20 кОм) через экранированную ви- тую пару (0,5 витка на сантиметр) дли- ной 3,5 м. Был использован инструмен- тальный усилитель RL4DA200 с систе- мой сбора данных RL40AI фирмы RLDA. Вид помехи для схемы на рис. 16 а представлен на рис. 17. Как следует из рис.16, отказ от экра- нирования увеличивает амплитуду по- мехи в 4 раза (рис. 16 б), переход к оди- ночному включению вместо диффе- ренциального (рис. 16 в) увеличивает её в 5 раз, а если еще и отказаться от эк- рана, то амплитуда помехи увеличива- ется в 230 раз (рис. 16 г). На рисунках приведены среднеквадратические зна- чения амплитуды напряжения помех в полосе частот 0,01…5 Гц, полученные на выходе приемника сигнала и приве- денные к его входу. В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е Р А Рис. 14. Пример неправильного заземления экрана I N e 1 V g Рис. 15. Пример правильного заземления экрана при передаче сигнала от удаленного источника с высоким сопротивлением e 1 V g C HF I N a) амплитуда помехи — 15 мкВ б) амплитуда помехи — 61 мкВ в) амплитуда помехи — 78 мкВ г) амплитуда помехи — 3584 мкВ Рис. 16. Зависимость среднеквадратической амплитуды напряжения помехи от способа включения усилителя и экрана R in R in R in R in а) б) в) г)