Провода сета питания

Физическая земля

Рис. 3.1. Эквивалентная схема связей, иллюстрирующая воздействие несимметричных импульсных помех из сети питания на аппаратуру

Э1, Э2 -источник и приемник икформациокиых сигналов; U,(t), г„ - источник импульсных помех и его внутреннее сопротивление; U, 7?,- источник полезных сигналов и его внутреннее сопротивление; L, 7? - индуктивность и сопротивление прямого провода линии связи; L, - индуктивность и сопротивление обратного провода линии связи (включая систему проводов земли вторичного питания); Lj, 7?j - индуктивность и сопротивление провода заземления; - входное сопротивление элемента-приемника; С, - Сщ - паразитные емкости

Для упрощения анализа примем следующие допущения: в широком диапазоне частот полные сопротивления провода заземления, информационной линии связи и проводников вторичного питания существенно меньше сопротивлений паразитных емкостей. Выходное сопротивление элемента-передатчика весьма мало, а входное сопротивление элемента-приемника очень велико. Кроме того, примем, что индуктивность одной из двух цепей (информационной линии связи или системы проводников вторичного питания) существенно меньше индуктивности другой, а омическим сопротивлением этих цепей можно пренебречь. Тогда схема связей принимает вид, показанный на рис. 3.2. Операторное выражение напряжения помехи для этой схемы (в изображениях по Карсону) имеет вид

pLC + pRC + I

L = L + L, + L; R = R+R.

(3.1)

и,а)

Рис. 3.2. Упрощенная схема связей;

-В иидуктивиость и со-

.[ротивлеиие источника помехи; ij, - иидуктивиость информациоииой лииии связи или проводииков земли вторичного питания; С - паразитная емкость

5Х\\\\Ч\ЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧ\ЧЧ\\Ч

Пусть сигнал на источнике представляет собой единичный скачок напряжения, т. е. U\(p)=E. Введем обозначения a=R/2L и р=(а2 - l/LC)i/ тогда

(3.2)

1 (р + а + Р)(р+а-Р)

Вид временной функции (оригинала) зависит от значений параметров L, R, С. Для предельного случая апериодического процесса, когда /?>2У1/С и а«р (индуктивности проводов малы, паразитные емкости велики), напряжение помехи

U{t)= E-e-"*,

(3.3)

Если r = 2 Vl/C , то p = 0 и имеет место другой предельный случай апериодического процесса, для которого

(3.4)

U,(t)=E-bL(l-at)e

Общий случай апериодического процесса:

{t)=E-bL [(а + р) e-(«-fP)< - (а - р) е~ («-P)(3.5)

Если /? < 2 VL/C (индуктивности проводов велики, паразитные емкости малы), то имеет место колебательный процесс (р - мнимая величина). В этом случае напряжение помехи

.e-«sin(co„-x), (3.6)

U.(t) = - E-bL

где ©о = yi/LC - ; % = arcsin

Рис. 3.3. Вид сигнала помехи на 7гШ L входе приемника; f

/ - прн > 2 VTfCx 2 - прн Л-2/1/С; 3-при R<2VL/C (V?=100 Ом; L= =0,25 мкГн; С=1000, 100, 10 пФ)

В предельном случае (?<C «2Kl/C ; со„»а)

%Vl/LC, х=я/2 и г/,() = = £ j£.e-«cos(Oo (3.7)

Вид сигналов помех, описываемых зависимостями (3.3),

(3.4) и (3.7) для некоторых конкретных значений параметров R, L, С, показан на рис. 3.3.

Максимальное значение амплитуды процессов во всех случаях равно:

2тах

ELJL.

(3.8)

Найдем вольт-секундную площадь V всего процесса, когда ?>2yL/C , первой полуволны, когда/? = 2 VL/C , и второй полуволны, когда Н<2\/ЦС (полагая а->0);

V = HJ,{f)dt.

(3.9)

Интегрирование для указанных выше условий дает соответственно

А. R

Vi = E- - L 2а

l/.fin J = 0,37£-; L еа R

(3.10) (3.11) (3.12)

Определим эквивалентную длительность прямоугольного импульса, имеющего такую же амплитуду и вольт-секундную площадь, как и исходный сигнал:

\ = VIU,,. (3.13)

Для указанных выше условий получаем

%i = L/R; (3.14)