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1、电气与电子测量技术 共模干扰的形成及其对策 共模信号 共模电压:电压信号中共有的对地电压分量 共模电流:大小、方向相同的电流,与回路工作电流相反 共模电压VCM与差模电压VDIFF 共模电电流ICM与负载电流IL 负 载 相线 中线 PE线 工作电流/负载电流IL 共模电流ICM 共模电流ICM 2ICM Page .3 常见的共模电压 电桥电路的输出采样电流的电阻位于高端(high side) 三相电气设备(如电机)的供 电回路中 逆变电路H桥高端 多点接地时出现不同地电位 共模电压 U5 . 0= MC V ab 0Z2 /ZD*U+U5 . 0= a V 0Z/ZD*U= ba VD Z
2、D+ 0 Z 0 Z 0 Z ZD- 0 Z U gI g Z B A cc V g Z gI = g UEB ZEA Z B Z A Z 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺) Page .4 输入级的两点接地可能引入额外的共模输入 传感器和前置放大电路都分别接地,不同 接地点之间存在电位差Ug。当这个电位 差与被测量的信号相比,在幅度上不能忽 略时,它就会以共模信号的形式表现出来, 并耦合到前置放大电路的输入端。 解决措施:为了避免因两点接地而造成不必要的共模输入,一 般只在前置放大电路处一点接地,信号源采用差分输入 g IgZ B A cc V
3、 S U g Z g I= g U EB ZEA Z B Z A Z 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺) Page .5 假设电桥平衡,则VC=VD=U/2,得下图: 共模电压信号如何转变成差模干扰? ZA ZB ZAE ZBE Vcc UCM=U/2 A B DVAB 0 1 1 1 1 D)( AEBE BA CMAB Z Z Z Z UV 总结: 电桥平衡时,当放大电路存在输入失调时,输出非零 输出与共模分量大小和输入阻抗不平衡度成正比 BE B AE A Z Z Z Z 当外部阻抗不平衡,即出现: 则有: ZA ZB ZAE ZBE U
4、Vcc Z0-DZ Z0Z0 Z0+DZ - DV + A B DVAB C D Page .6 高共模的另一个危害阻塞输入信号 CF E D A B 共模输入电压(V) 可能的最大输出电压(V) “共模六边形”上点F和C点就是所对应的横坐标就是 共模阻塞电压。此时,差模输入无论多大,都不会在 输出中得到反映。因为此时输入级晶体管已经处于饱 和导通或截止状态。 显然,使用集成仪表放大器时,应当将共模输入分量 限制在图中的AB或ED边线所对应当的范围以内。 共模输入对AD623可能的最大输出电压的影响 Page .7 共模电压的抑制 1. 避免不必要的共模的产生,如前置放大电路避免多点接地 2.
5、 选用低失调运放,保持电路结构和参数严格对称 3. 如外部阻抗无法保证对称,可用共模分量去驱动输入信号屏蔽层减轻共模的影响 加法器 UCM RG 1 8 Vs+ Vs- REF Vout 100 仪表 运放 RA CA RB CB A B (a)共模分量经缓冲后驱动屏蔽层 K=1/2 UCM uA uB DuAB (b)屏蔽层接地,当RACARBCB时 A、B两点的共模阶跃输入响应 Page .8 用DataGuard(共模分量)驱动输入电缆屏蔽层 AD522的Pin13输出 就是缓冲过的共模 输入电压分量 显然,这种方法不 适用于共模分量高 于仪表运放电源电 压的情形 Page .9 共模电流的滤波EMC滤波器 疏堵并举,隔离共模电流 疏:两个Y电容CY是共模电流的低阻泄洪通道; CY为安规电容 堵:共模电感只对共模电流呈高电抗,对工作电流无电抗 EMC滤波器常常用于交流电网与开关电源/变频电源之间(开关电源/变频电源常常会产生共模电流) 单级EMC滤波器不能覆盖150K-30MHz的标准频率范围 共模电感原理 CY CY CXCX CY CY L 开关电源 或 变频电源 N PE 共模电感 L 单级EMC滤波器 火线 零线 保护地 Page . 谢谢谢!谢! 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)
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