Синфазная помеха

Основополагающими в технике ЭМС [334] являются понятия «противофазные» и «синфазные» помехи. Противофазные помехи возникают между прямым и обратными проводами электрических контуров или между входными зажимами подверженных помехам систем. Токи противофазных помех имеют в прямом и обратных проводах то же направление, что и токи полезного сигнала. В симметричных электрических контурах (незаземлённые цепи или цепи, у которых заземлена средняя точка (рис. 4.6, а) противофазные помехи проявляются как симметричные напряжения, в несимметричных электрических контурах (одностороннее заземление контура (рис. 4.6, б) - как несимметричные напряжения.
Напряжения противофазных помех возникают чаще всего благодаря магнитной связи или вследствие преобразования синфазной помехи в противофазную. Они суммируются с полезным сигналом и вызывают погрешности измерений, сбои и т. д. Так, напряжение противофазой помехи вызывает в электрических контурах ток, который создаёт на полных сопротивлениях передатчика и приёмника падения напряжения. Синфазные помехи обусловлены источниками мешающих напряжений, которые появляются между отдельными сигнальными проводниками
и массой, обладающей нулевым потенциалом, например, в форме кратковременного повышения потенциала земли.
В симметричных электрических контурах (рис. 4.7, а) синфазное напряжение возникает между электрической серединой цепи и массой с нулевым потенциалом и называется асимметричным напряжением. Прямой и
обратный провода имеют одинаковое напряжение относительно земли. В несимметричных электрических контурах (рис. 4.7, б) синфазные напряжения возникают между отдельными проводниками и массой. Они называются в этом случае несимметричными напряжениями. Несимметричные напряжения прямых и обратных проводов отличаются на величину полезного сигнала.
Синфазные напряжения как таковые не вызывают мешающих напряжений, однако большие синфазные напряжения могут вести к пробоям между сигнальными проводами и корпусами приборов или массой, что, как правило, имеет следствием необратимые разрушения.
Электрические цепи, изображённые на рис. 4.6 и рис. 4.7, отображают отдельные случаи, которые с хорошим приближением справедливы только для цепей переменного тока низкой частоты, а на высоких частотах необходимо учитывать сопротивления межсоединений и паразитные ёмкости элементов.
Синфазное напряжение вызывает в параллельных прямом и обратном проводах токи одного и того же характера (синфазные токи) , которые через паразитные ёмкости и землю могут возвращаться к источнику питания.
При одинаковом сопротивлении прямого и обратного проводов (включая внутренние сопротивления передатчиков и приёмников) и одинаковых паразитных емкостях синфазные токи не только одинаково изменяются
во времени, но и равны по значению, так что между зажимами
элемента-приемника не возникает напряжения помехи. Однако
при различных сопротивлениях синфазное напряжение вызывает в прямых
и обратных проводах различные по значению токи, которые создают на них падения напряжения. Прямой и обратный провода приобретают различные значения напряжения относительно земли, происходит преобразование синфазной помехи в противофазную. Неодинаковые сопротивления способствуют тому, что синфазное напряжение полностью или частично преобразуется в противофазное, которое является разностью напряжений прямого и обратного проводов относительно земли.
Известно, что для достижения приемлемой помехозащищенности
конструктивных модулей ЭС необходимо рациональное конструирование межсоединений. Сюда относится выбор конструкции платы, топологии сигнальных проводников, конструкции системы земли и питания.