Устройства гальванической развязки и подавления синфазных сигналов

Краткие сведения об активных фильтрах.

Активные фильтры реализуются на усилительных каскадах. Если по своим свойствам усилитель близок к идеальному усилителю напряжения, то его входное сопротивление независимо от нагрузки стремится к бесконечности, а выходное сопротивление независимо от сопротивления источника сигнала стремится к нулю. В этом случае определенные характеристические параметры усилительного каскада не требуются, а частотные свойства фильтра можно полностью характеризовать комплексной частотной характеристикой передачи сигнала со входа на выход. Такие фильтры можно считать частным случаем обычных динамических звеньев. Для их синтеза и проектирования можно использовать передаточные функции. Для синтеза активных фильтров существует математическое ПО.

Например:

Filter Design Toolbox MATLAB

Signal Processing Toolbox MATLAB

Filter Design Blocset for Simulink

Labview

Если активный фильтр цифровой, то для его синтеза и проектирования используются дискретные передаточные функции (Z-преобразование).

Разделительные трансформаторы.

Гальваническая развязка первичной и вторичной цепи осуществляется за счет индуктивной связи между обмотками.

Качество гальванической развязки может быть снижено за счет токов утечки в изоляции проводов и за счет паразитных емкостей связи между обмотками.

Разделительный трансформатор нормально выполняет свою функцию на достаточно низких частотах, на которых токами смещения между обмотками можно пренебречь. Разделительный трансформатор подавляет синфазное напряжение при подаче сигнала со входа на выход.

Нейтрализующие трансформаторы.

За счет индуктивной связи между обмотками создается эффект, при котором полное сопротивление этого трансформатора противофазному току оказывается во много раз меньше полного сопротивления синфазному току.

- комплексное сопротивление синфазному току

, чаще всего

Если коэффициент индуктивной связи обмоток стремится к единице при , то реактивная составляющая комплексного сопротивления синфазному току стремится к нулю.

При

Нейтрализующий трансформатор подавляет синфазный ток в двухпроводной системе передачи сигнала.

В некоторых случаях для подавления синфазного тока на двухпроводную линию передачи сигнала нанизывают ферритовые бусы.

Такое нанизывание эквивалентно применению нейтрализующего трансформатора.

Оптронные пары

Они представляют собой пары светодиод-фотодиод или светодиод-фототранзистор.

При протекании тока светодиод излучает либо инфракрасное, либо оптическое излучение, которое улавливается фотодиодом, на зажим которого наводится фото ЭДС. Эта ЭДС вызывает напряжение на приемнике сигнала.

Оптронные пары обеспечивают гальваническую развязку более высокого качества, чем разделительные трансформаторы.

Недостатки:

1. Оптронная пара – это невзаимный элемент электрической цепи, поэтому невозможна обратная передача информации.

2. Связь между входным сигналом и выходным сигналом как правило существенно нелинейная, поэтому большинство оптронных пар не пригодны для передачи аналоговых сигналов. В основном они пригодны только для импульсных логических сигналов.

3. Фото ЭДС, наводимая в фотодиоде, имеет очень маленькое значение, поэтому требуется усиление сигнала перед подачей на вход приемника. Это может приводить к появлению гальванической связи между источником и приемником через цепь питания усилителя.

Существует также другой тип оптронных пар, это светодиоды и фототранзисторы. Последние осуществляют не только преобразование оптического сигнала в электрический, но и усиливают электрический сигнал по мощности. Однако, фототранзисторы требуют применения источника питания, через цепь питания которого может появляться гальваническая связь между источником и приемником сигнала.

В некоторых случаях можно избежать гальванической связи через цепи питания, если каждая оптронная пара будет питаться от отдельного источника, и если между этими источниками отсутствует гальваническая связь. Отдельные источники питания могут быть получены за счет применения многообмоточных трансформаторов в блоках питания электронной аппаратуры.

Дата добавления: 2014-01-07