10.5, ФОН И ПОМЕХИ, НАВОДИМЫЕ СЕТЬЮ ПИТАНИЯ

Известны три причины появления фона: недостаточное сглаживание выходного напряжения выпрямителей, питание накала вакуумных приборов переменным током и наводки переменного напряжения сети питания на отдельные части устро1ства. При использовании выпрямителя, спроектированного в соответствии с потребностью данного прибора, уровень фона, вызванного первой причиной, будет ниже допустимого. Нужно только учесть, что при питании прибора от нескольких источников (выпрямители и трансформаторы), подключение каждого из них к корпусу прибора должно производиться отдельными проводами. Наличие общего провода приводит к повышению уровня фона, что подробно разобрано в [4 и 5]. Там же рассмотрены способы подавления фона, получающегося при питании накала переменным током.

Провода сети питания могут нарушать экранирование прибора и вносить помехи от других приборов и радиостанций.

Фон, вызываемый магнитным потоком рассеивания

Силовой трансформатор и дроссель сглаживающего фильтра могут быть причиной появления фона сети питания на выходе чувствительных усилителен, имеющих

входные трансформаторы НЧ, и на экранах электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). В последних поток рассеивания может непосредственно модулировать электронный луч, внося расфокусировку и искажение изображения. Для уменьшения вероятности появления такого фона в приборах с совместным размещением силовой и радиоэлектронной частей следует избегать применения трансформаторов НЧ (кроме выходных). При использовании же входного трансформатора его следует ориентировать по отношению к силовому, как показано на рис. 10.27. Для уменьшения поля рассеивания силового трансформатора применяют сердечники с высоким относительным коэффициентом магнитной проницаемости р,-. а также тороидальные и ленточные, уменьшают воздушные зазоры, заменяют в сглаживающих фильтрах выпрямителей дроссели резисторами, компенсируя ухудшение фильтрации увеличением числа ячеек и емкости фильтрующих конденсаторов: экспериментально подбирают взаимное расположение силового трансформатора и ЭЛТ; экранируют ЭЛТ в приборах, предназначенных для установки вблизи от силовых трансформаторов и других источников медленно изменяющегося магнитного поля; в исключительных случаях, когда прибор работает в особо тяжелых условиях, можно применить многослойные экраны для НЧ и силовых трансформаторов [4, 5, 12]

Фон, вызываемый асимметрией сети питания

Этот фон наводится в основном через электрическое поле. Провода иа вводе сети питания в прибор (рис. 10.30) могут иметь различные напряжения Ui и относительно корпуса прибора. Если прибор подключен к двум фазам равномерно нагруженного трехфазного трансформатора силовой сети, то l/i = = и.. При неравномерной нагрузке трехфазной сети Ui Ф 11. В наихудшем случае прибор питается от трехфазной сети с нулевым проводом, тогда Ui = f/сети U4 = 0. На этот случай и следует

гать нефильтрованных проводов, проходящих вдоль всего тракта .усиления, ИС и другие элементы следует размещать, как показано на рис. 10.28. Общий экран должен иметь удлиненную конструкцию (в виде линейки), крышки экрана выполняют в соответствии с рекомендациями § 10.3.

Для получения гарантированной устойчивости работы других типов усилителей на ИС также полезно соблюдать перечисленные принци-пы. В усилителях НЧ и ПТ нужно учитывать требования к источникам питания {§ 10.4)., во избежание неустойчивой работы на низших частотах.

10.5. Фон и помехи, наводимые сетью питания

ориентироваться для того, чтобы прибор мог питаться от любой сети переменного тока. Блок питания прибора, состоящий из проводов, выключателя, трансформатора, выпрямителей и других деталей, может иметь ряд паразитных емкостей, связывающих его с входными электродами УП. Для упрощения будем считать, что Cnapi эквивалентна суммарному действию всех емкостей, связывающих детали, находящиеся под Ui, с входом УП, и Спарг эквивалентна такому же действию деталей, находящихся под t/a- Напряжение, наведенное на вход УП, приближенно равно

- и2 CoCjiap 2 вх

Если С

пар 1

иар 2

(10.21)

(10.22)

вх = -11) соСпар f-Bs

Здесь Гах - входное сопротивление УП с учетом сопротивления всех подключенных к нему элементов.

Пример. Определить напряжение фона навходе УП (Гцх = 100 кОм). Провода сети питания и входной цепи УП имеют диаметр 1 мм и на участке 50 мм идут параллельно на расстоянии 10 мм, остальными емкостями можно пренебречь. Прибор питается от трехфазной сети 220 В 50 Гц с нулевым проводом.

Из табл. 10.3 находим = 0,45 пФ. Подставляя величины в (10.22), получаем {/вх=(220 -0) X Х314.0,45.10-12,10= 3,1 мВ. Если этот уровень фона возникает на входе усилителя с коэффициентом усиления 100 ... 1000, то напряжение

Спар -

I---1 I

napz

Рис. 10.30. Схема возникновения фона при асимметрии сети питания

фона на выходе его достигнет недопустимых величин 0,31 ...3,1 В.

Наводка фона пропорциональна частоте сети со = 1т. В аппаратуре, питающейся от сети с частотой 400 ...800 Гц, возможность наводки в 8 ...16 раз больше, чем при питании от сети 50 Гц. Еще больше возможность наводки фона в устройствах, питающихся от бортсети постоянного тока с применением полупроводниковых преобразователей в переменный ток. Такие преобразователи бывают резко асимметричными относительно корпуса прибора, в них используется повышенная частота в несколько килогерц, при искаженной форме напряжения, в котором содержится ряд высших гармоник.

Наводка и излучение помех через провода сети питания

Провода, которые входят внутрь прибора, образуют паразитную связь с его внутренними частями. Вне прибора эти провода проходят через другие устройства, помещения и здания, создавая паразитные связи между внутренними частями различной РЭА (рис. 10.31).

Рис. 10.31. Схема паразитных наводок через сеть питания

От генератора ff ffV

И padaoHpaempHaff

ЛраОорН----!

Сетб

латания

.--r-JJpaffopJi/Z

Иногда провода сети питания имеют связь с антеннами радиопередатчиков и радиоприемников. ~ Оба провода сети переменного тока прокладывают вместе, за исключением небольших отводов к однополюсным выключателям. Провода имеют одинаковые паразитные емкости относительно ИН, наводка распространяется по этим двум (или трем) проводам, как по одному Обратным проводом является земля или корпус. Такой способ передачи ВЧ наводки называется асимметричным , в отличие от рассмотренной выше симметричной наводки фона. Симметричная ВЧ наводка может вызываться только асимметрией проводов питания и непосредственным включением в них коллекторных электродвигателей, реле и других устройств, дающих скачки тока. Она встречается реже, чем асимметричная, и все меры подавления последней действуют и на симметричную наводку. Поэтому ее обычно не рассматривают.

Методы компоновки и монтажа элементов устройств питания

Для защиты от фона и помех используются два метода.

Первый метод заключается в уменьшении емкостной связи между проводами и элементами конструкции, относящимися к сети питания вместе с первичной обмоткой трансформатора, и другими частями прибора. Этот метод, действующий одновременно на фон и помехи, включает в себя следующие способы защиты.

а) Электрическое экранирование первичной обмотки силового трансформатора от всех остальных обмоток. Для этого между ними прокладывается один разомкнутый виток из медной фольги с шириной, равной длине катушки. Виток соединяется с корпусом, вместе с сердечником и другими металлическими деталями трансформатора. В устройствах, работающих на частотах ниже 5 ...10 МГц, вместо витка из фольги можно применить однослойную экранирующую обмотку, один конец которой изолируется, а другой соединяется с корпусом. Во всех случаях важно обес-

печить кратчайшее соединение экрана с корпусом.

б) Силовой трансформатор, предохранители и выключатель сети следует устанавливать в одном месте, на максимальном расстоянии от остальной части прибора, около ввода сети. Желат(!Льно скомпоновать все эти детали в узел, избегая смешивания с деталями и проводами, относящимися к радиоэлектронной части прибора Если выключатель устанавливается на передней панели или на пульте управления, то следует заводить сеть сначала на него, а затем вести ее к узлу питания, не заделывая в общие жгуты с другими проводами. Нежелательно пользоваться выключателями, совмещенными с переменными непроволочными резисторами.

в) При блочной конструкции РЭА провода сети питания не следует прокладывать в общих кабелях и жгутах

г) Если силовая и. радиоэлектронная части РЭА прикрываются обшей крышкой, не несущей функции экранирования, то следует обеспечить надежное соединение крышки с корпусом или выполнять ее из изоляционного материала

д) Лучше всего питающую часть РЭА размещать в отдельном блоке, наблюдая за тем, чтобы выходные провода его не имели связи с про- водами и деталями, относящимися

к сети.

Второй метод заключается в установке развязывающей ячейки на вводе сети питания, которая действует только на помехи, распространяющиеся по сети питания, и не влияет на фон, который подав ляется только уменьшением пара зитной связи. Фильтрами в сети питания в первую очередь снабжаются вероятные ИН с коллекторными электродвигателями и дру гими мощными генераторами помех. В измерительной РЭА, содержащей маломощные генераторы ВЧ, небольшое излучение генерируемого напряжения может сказаться на точности измерений. В таких приборах следует также устанавливать сетевые фильтры (см t 10.3) В ПН сетевые фильтры применяются редко, только когда ПН устанавливаются вблизи от мош-