Неэкранированный кабель на основе витой пары, подключенный к цифровой системе через трансформатор, может легко превратиться в излучающую антенну, но не из-за дифференциального аналогового сигнала, передаваемого по кабелю, а из-за синфазных токов, вызванных нежелательной паразитной связью в цифровых частях системы. Эти токи от быстрых цифровых переходов содержат гармоники в сотни мегагерц и могут стать настоящим кошмаром для инженеров-проектировщиков, которым приходится приводить системы в соответствие с ограничениями по уровню излучений.
Если трансформатор связи имеет центральный отвод на обмотке, к которой подключается кабель, можно использовать этот отвод для снижения уровня этих неприятных синфазных токов в кабеле. Подключение отвода к тихой земле обеспечивает путь для безопасного шунтирования этих токов на землю, прежде чем они смогут пробраться через кабель и излучать (Рисунок 1). Конденсатор для радиочастот выполняет ту же функцию заземления, но представляет собой высокое сопротивление для любых токов земляной петли частотой 60 Гц, если дальний конец кабеля также подключен к обмотке трансформатора, привязанной к земле. Этот конденсатор должен иметь емкость всего несколько сотен пикофарад, короткие выводы и короткие дорожки платы между отводом трансформатора и надежным заземлением, а также достаточно высокое номинальное напряжение, чтобы выдерживать высоковольтные броски, как того требует конечный рынок.
 |
|
| Рисунок 1. | Конденсатор, подключенный между центральным отводом трансформатора и землей, обеспечивает захват синфазных токов и снижает радиочастотные излучения. Синфазный дроссель, дополняющий эту схему захвата, делает подавление синфазных помех практически полным.нии движения измерительного прибора он не участвует. |
Этот метод работает следующим образом. Противоположные концы обмотки трансформатора сбалансированы относительно земли, то есть для каждого передаваемого символа данных напряжения на них имеют одинаковую амплитуду, но противоположную полярность. Центр трансформатора является «опорной точкой», относительно которой балансирует обмотка. Таким образом, эта точка нейтральна относительно земли; фактическое подключение ее к земле не оказывает никакого влияния на дифференциальный информационный сигнал.
Если синфазный сигнал воздействует на оба проводника, то результирующие токи на противоположных концах обмотки текут как к центральному отводу, так и от него в одной и той же фазе. Эти токи компенсируют магнитный поток между двумя половинами обмотки, поэтому результирующая индуктивность очень мала и определяется только остаточной индуктивностью рассеяния. Таким образом, оба проводника имеют низкоимпедансный путь к земле, не влияя на полезный дифференциальный сигнал. Обратите внимание, что фильтрация каждого проводника с помощью RC-цепи также может обеспечить низкоимпедансный путь земле; к сожалению, этот фильтр также подавляет дифференциальный сигнал в приложениях с высокой скоростью передачи данных.
Технология, показанная на Рисунке 1, также помогает снизить восприимчивость к синфазным токам, создаваемым внешними полями; нежелательные токи, не причиняя вреда, проходят через каждую половину обмотки трансформатора и компенсируют друг друга. Межвитковая емкость – обычный путь, через который синфазные напряжения могут проникать на входы приемника, подключенного к трансформатору, – менее критична, поскольку оба проводника имеют низкоимпедансный путь к земле, что минимизирует синфазное напряжение на каждом проводнике.
Добавление синфазного дросселя к схеме захвата токов практически полностью подавляет синфазные помехи. Эти два метода дополняют друг друга, и в сложных случаях может быть полезно использовать их совместно. Как показано на Рисунке 1, синфазный дроссель можно разместить практически возле трансформатора на одной линии с кабелем, желательно в точке непосредственно перед выходом кабеля из (в идеале) экранированного корпуса, чтобы избежать появления посторонних наводок на кабель после дросселя. Похожая, но противоположная магнитная магия происходит в синфазном дросселе, который должен иметь высокий последовательный импеданс вместо низкого шунтирующего импеданса для синфазных токов. Соотношение витков обмотки составляет 1:1, а полярность такова, что магнитные поля от дифференциального сигнала теперь компенсируют друг друга, благодаря чему затухание становится практически нулевым, за исключением затухания, вызванного индуктивностью рассеяния. С другой стороны, синфазные токи вызывают сложение магнитных полей, что делает входной импеданс высоким и снижает уровень нежелательных токов.
Синфазный дроссель можно также изготовить, надев большую ферритовую втулку на два проводника витых пар или намотав один или несколько витков витых пар на большой тороидальный сердечник. Многие поставщики ферритов изготавливают такие втулки и тороиды именно для этой цели. Кроме того, хорошо сбалансированные синфазные дроссели более традиционной трансформаторной конструкции также легко доступны у поставщиков трансформаторов для передачи данных.
Два конденсатора, расположенных после синфазного дросселя, могут снизить высокочастотные дифференциальные излучения, вызванные несинфазными токами.
