Jui-I Tsai, Woei-Wu Pai, Feng-Chang Hsu, Po-Jui Chen, Ching-Cheng Teng, Tai-Shan Liao
EDN
В большинстве лабораторий и промышленных предприятий имеется множество источников электрических помех всего спектра частот, создаваемых тяжелым оборудованием, инструментами, источниками питания и телевизионными станциями. Инженеры борются с этими помехами с помощью множества простых устройств и методов. Эти методы включают использование надлежащих методов заземления, экранированных проводов и витых пар, усреднения сигналов, усилителей с дифференциальными входами и фильтров.
Хотя эти методы позволяют контролировать и снижать уровень помех в большинстве измерительных приложений, некоторые технологии просто предотвращают попадание помех в систему, тогда как другие только удаляют из сигнала посторонние шумы. Эти методы находят применение преимущественно в низковольтных системах; помехи, создаваемые высоким напряжением, они не устраняют.
В этой статье предлагается практический подход к снижению помех, создаваемых высоковольтными источниками сигналов. Плавающий вход сканирующего электронного микроскопа имеет высокий импеданс и действует как антенна, улавливая сигналы помех. Пьезоэлектрическим приводам микроскопов требуются высоковольтные сигналы для управления. Механизмам перемещения нужны линейно нарастающие сигналы управления амплитудой до 800 В пик-пик. Таких каналов управления должно быть несколько, поскольку зонд перемещается в трех измерениях. Некоторые микроскопы для атомно-силовой микроскопии имеют микро слайдеры регулировки оптического пути; этим устройствам нужно еще больше каналов.
 |
||
| Рисунок 1. | Высоковольтный усилитель Apex PA94. | |
Традиционно для каждого канала нужен высоковольтный усилитель. Таким образом, для двух степеней свободы зонда нужны два высоковольтных усилителя, для трех степеней – три и так далее. Однако высоковольтные усилители дороги и занимают значительное место на печатной плате (Рисунок 1). Очевидно, что управление несколькими степенями свободы зонда с помощью лишь одного высоковольтного усилителя, переключаемого между несколькими каналами, позволяет сэкономить и средства, и место на печатной плате. Промежуток между контактами высоковольтных разъемов достаточный, чтобы не искажать соседние сигналы. Но высоковольтные разъемы дороги и слишком велики, что затрудняет их размещение. Поэтому лучший выбор – использовать стандартный коммерческий 9/25-контактный разъем RS-232 (Рисунок 2). Однако контакты большинства стандартных разъемов RS-232 расположены близко друг к другу, и легко улавливают наведенные высоковольтные сигналы. Решить эту проблему можно, подключив к плавающим контактам разъема RS-232 низкоимпедансную нагрузку.
 |
||
| Рисунок 2. | Эта простая схема через резистор подключает плавающие входы к земле. | |
В этой схеме три пьезоэлектрических двигателя PZ1, PZ2 и PZ3 подключены к контактам T1, T5 и T9 разъема RS‑232‑9T. В схеме есть три реле, которые подключают высоковольтный вход к пьезоэлектрическим двигателям. Нормально открытые узлы реле подключены к выходу усилителя высокого напряжения. Нормально замкнутые узлы реле подключены к трем резисторам 1 кОм для отвода на землю помех, наведенных высоким напряжением.
