-
1
1. Perturbaii de mod comun i de mod diferenial 1.1 Conexiuni
simetrice i asimetrice In sistemele electronice, semnalele utile
sunt vehiculate i prelucrate prin succesiuni de circuite cu
componente pasive i active.
Un circuit elementar cuprinde: (a) un ansamblu de componente n
care se efectueaz o prelucrare de semnal un etaj, formnd sursa de
semnal (comandat sau nu) pentru (b) urm-torul etaj care este
receptor i constituie sarcina precedentului i (c) calea de semnal
(conexi-une, legtur, cuplaj) prin care se realizeaz transferul de
energie de semnal de la surs la sarcin.
Simplificnd la maximum, circuitul elementar poate fi modelat
printr-o surs ideal de semnal (de tensiune sau de curent) cu
impedan intern i un receptor impedan de sarcin, interconectate,
adic cuplate, printr-o conexiune sau cale de semnal fig. 1.1.
Conexiunea este realizat fizic prin conductoare cu impedan (Z,
Z/) nenul fig. 1.1.
Un model de acest tip poate fi utilizat i pentru sisteme
complexe, formate din suban-samble sau circuite cuplate n care un
subansamblu surs, debiteaz putere de semnal util pe altul receptor
(sarcin). O modelare mai avansat, trebuie s in seama i de
impedanele conexiu-nilor fa de elemente conductoare exteri-oare fa
de care exist cuplaje, n primul rnd fa de mas sau elemente
conectate la mas, ca n fig. 1.2. Aceste impedane ( 1Z ,
/1Z , 2Z ,
/2Z ) sunt de regul parazite,
adic datorate unor cuplaje nedorite.
O clasificare a conexiunilor, important din punct de vedere al
CEM, le mparte n: conexiuni simetrice i conexi-uni asimetrice.
Conexiunile simetrice sunt cele n care ambele conductoare ale
conexiunii sunt parcurse de aceiai cureni i sunt identice din punct
de vedere constructiv au aceleai impedane proprii /ZZ = i de cuplaj
parazit ( /11 ZZ = ,
/22 ZZ = ).
Conexiunile asimetrice sunt cele la care prin conductoare circul
cureni diferii i nu sunt identice constructiv, avnd impedane
proprii i/sau de cuplaj diferite. Un exemplu tipic este cazul n
care una dintre conexiuni este i mas. De exemplu, dac conductorul
22/ este de mas (conectat prin impedan neglijabil la mas), va fi
parcurs i de ali cureni dect cei
R
EC
EPT
OR
R
EC
EPT
OR
SURS
R Rs
Es
1 2
2/ 1/
CONEXIUNE (CALE DE SEMNAL)
SURS
R Gs
Is
1 2
2/ 1/
CONEXIUNE (CALE DE SEMNAL)
Fig. 1.1. Modelarea unui circuit elementar (cu impedane
rezistive)
Z Z
Z/ Z/
R
EC
EPT
OR
SURS
R Rs
Es
1 2
2/ 1/
element conductor (masa)
Z
Z/
Z1 Z1 Z2 Z2
Fig. 1.2. Modelarea unui circuit elementar cu impedanele de
cuplaj ale conexiunilor
-
2
prin conductorul 11/, de regul va avea impedan proprie diferit (
/ZZ > ) iar impedanele
de cuplaj vor fi foarte diferite ( 0/11 ZZ , 0/22 ZZ ).
1.2. Cuplaje i perturbaii de mod comun i de mod diferenial
Pentru nelegerea fenomenelor de CEM, se va observa c n modul cel
mai simplu, o perturbaie poate fi considerat ca generat de o surs
de perturbaii (ep) cu impedan intern (Zp) care include i impedana
de cuplaj, prin care se realizeaz transferul de energie EM. Acest
model, aa simplu, este foarte util mai ales n joas frecven, dar
poate fi folosit i pentru studiul cuplajului prin radiaie.
Indiferent de provenien, perturbaiile pot ptrunde n calea de semnal
n dou feluri: prin cuplaj de mod diferenial (MD) sau prin cuplaj de
mod comun (MC). 1.2.1. Perturbaii de mod diferenial Perturbaiile de
mod diferenial sunt cele care determin apariia la bor-nele
receptorului a unei tensiuni diferit de tensiunea de semnal (dat de
curentul sursei de semnal). Acest tip de perturbaie se poate modela
printr-o surs de pertur-baii (epd, cu Zp) n serie pe calea de
semnal, ca n fig. 1.3. Evident, epd, cu Zp, trebuie s produc la
bornele R acelai efect ca i sursa real perturbatoare. Exist cuplaje
parazite, care prin natura lor fizic, produc astfel de perturbaii i
se numesc cuplaje de mod diferenial. Un exemplu tipic, este al
cuplajului inductiv: un cmp magnetic variabil induce n circuitul
nchis o t.e.m. perturbatoate n serie pe calea de semnal. 1.2.2.
Perturbaii de mod comun Perturbaiile de mod comun se datoreaz
surselor cuplate cu ambele conductoare ale conexiunii prin impedane
de cuplaj. Mai clar, dac circuitul este cuplat cu un element
conductor (ca n fig. 1.2) i ntre acest element i ambele conductoare
exist o surs de perturbaii, ca n fig. 1.4, cuplajul este de mod
comun. Perturbaia de mod comun deter-min modificarea n acelai sens
i cu aceleai nivele ale tensiunilor n punctele de conectare (1 i 1/
n fig. 1.4). Dac circuitul este astfel nct nu exist cureni
determinai de epc sau dac acetia se anuleaz la bornele
receptorului, acesta nu este perturbat. Numai dac exist ci de
nchidere cu impedane diferite pentru curenii produi de ctre epc,
este posibil apariia unor semnale, tensiuni, cu adevrat
pertur-batoare, a perturbaiilor de mod diferenial.
RE
CE
PTO
R
SURS
R Rs
Es
2
2/
Fig. 1.3. Modelarea perturbaiilor de mod diferenial
sursa de perturbaii
Zpepd1
1/
Ups Up
Z
Z/
SURS R
EC
EPT
OR
R
Rs
Es1/
conductor (masa)
Z
Z/
Zp Zp Zm Zm
Fig. 1.4. Modelarea perturbaiilor de mod comun
epc
Ups Up
1 2
2/
A B
-
3
Se va observa c sursele perturbatoare nu acioneaz direct asupra
circuitelor perturbate; intervin: modul de conectare i impedanele
surselor perturbatoare echivalente. 1.3. Conversia perturbaiilor MC
n MD. Efectele simetrizrii Din fig. 1.3 i 1.4, se observ c, efectiv
perturbatoare sunt tensiunile produse de sursele perturbatoare la
bornele receptorului (Up pe R) i ale sursei (Ups pe Rs); evident,
nu toat tesiunea sursei perturbatoare echivalente se regsete la
bornele R respectiv Rs. Aceast reducere a efectelor perturbatoare
se apreciaz prin coeficienii de rejecie a perturbaiei:
- coeficient de rejecie a perturbaiei de MD: p
pd
UE
DMRR
log20= (dB) (1.1)
- coeficient de rejecie a perturbaiei de MC: p
pc
UE
CMRR
log20= (dB) (1.2)
Se definesc DMRR i CMRR la bornele receptorului i ale sursei; Up
sunt tensiunile efec-tiv perturbatoare, la bornele receptorului sau
sursei; Epd i Epc sunt tensiunile surselor perturbatoare de MD
respectiv de MC. Tensiunile (Epd, Epc, Up) sunt amplitudini sau
valori eficace. 1.3.1. Rejecia perturbaiilor de mod diferenial
Considernd fig. 1.3, se observ c tensiunile efectiv preturbatoare
sunt:
ps
spd
ps
spdps ZRR
RE
ZZZRRR
EU++
++++
= / (1.3)
pspd
pspdp ZRR
REZZZRR
REU++
++++
= / (1.4)
(Impedanele proprii ale conexiunii, Z i Z/ sunt mult mai mici
dect ale sursei, sarcinii i suersei perturbatiare; de regul pot fi
neglijate dar nu ntotdeauna.) Se observ c n acest caz, practic nu
este nici o deosebire ntre conexiunea simetric i asimetric. 1.3.2.
Rejecia perturbaiilor de mod comun Schema din fig. 1.4, cu sursa
pasivizat, se poate redesena sub forma din fig. 1.5.a i apoi, dup o
transfigurare triunghi stea, ca n fig. 1.5.b.
Relaiile sunt:
/1pps
ps
ZZRZR
Z++
= ; //
/1
pps
ps
ZZRZR
Z++
= ; //
pps
ppA ZZR
ZZZ
++=
Epc
Z
Z/
Rs R
1 2
1/ 2/
A B
Zp Zm
Zp Zm
A/ B/
Z
Z/
Z1 Z2
1 2
1/ 2/
Z1 Z2
ZA ZB EpcAA
/ B/B
Ip
Ipt
Ip
Fig. 1.5. Redesenarea (a) i transformarea (b) schemei din fig.
1.4.
(1.5)
-
4
/2mm
m
ZZRRZ
Z++
= ; //
/2
mm
m
ZZRRZ
Z++
= ; //
mm
mmA ZZR
ZZZ
++=
Cu rare excepii, Z i Z/ sunt mici fa de celelalte impedane i se
pot neglija. De regul, // ,,,, mmpps ZZZZRR
-
5
02/2
/11 = ZZZZ , deci unnd seama de rel. (1.5):
mpmp ZZZZ// = (1.9)
La rezultatul din rel. (1.9) se poate ajunge i intuitiv,
redesennd schema din fig. 1.5.b sub forma din fig. 1.7, n care se
neglijeaz impedanele conexiunii Z i Z/. Se obine o punte, UMD fiind
tensiunea de dezechilibru. Aceast tensiune se anuleaz la echilibru,
iar condiia de echilibru este chiar rel. (1.9). In cazul conexiunii
simetrice, conductoarele sunt identice ca utilizare i realizare,
iar impedan-ele proprii i de cuplaj sunt egale condiia (1.9) este
ndeplinit. In cazul conexiunii asimetrice, conductoare-le
conexiunii difer mult ntre ele; conductorul cu rol de mas are
impedana de cuplaj mult mai mic. La limit 0/ pZ i 0
/ mZ , condiia (1.9) nu poate fi ndeplinit. Ca urmare, apare o
conversie a perturbaiei de mod comun n una de mod diferenial.
Zm Zp
R Rs
Zm Zp
1, 2
1/, 2/
UMD A B
Epc
Fig. 1.7. Schema echivalent cu o punte a circuitului din fig.
1.5.b.
