Una pregunta sobre la entrada de alcance digital y el ruido en modo común

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Los ADC de los sistemas de adquisición de datos utilizan amplificadores diferenciales en las entradas. Así que con respecto a una tierra común (por ejemplo, referencia de tierra-tierra), aplico 3V a una entrada y 1V a la otra entrada del amplificador diferencial; y el amplificador medirá la diferencia que es 3-1 = 2V. Y si se utiliza un sistema perfectamente equilibrado, supongo que rechazará el ruido de modo común de 50Hz que está acoplado capacitivamente a ambos cables de entrada, por ejemplo, desde la red.

Cuando me acerco a un cable de red activo a la entrada del cable coaxial de un alcance, veo que aparece un ruido de 50Hz en la pantalla de alcance. Así que supongo que el sistema está equilibrado ya que no hay ninguna entrada conectada y el sistema está equilibrado. Como todavía veo este ruido de 50Hz, me pregunto cómo el alcance digital resta los voltajes. ¿No usa un amplificador diferencial? ¿Por qué no usaría un amplificador diferencial, por lo que podría rechazar las inferencias de modo común como en una entrada de ADC?

    
pregunta user16307

1 respuesta

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Siempre examine la impedancia de origen de la interferencia en alguna frecuencia, ya sea por R, L o C y compárela con la impedancia del receptor con alguna impedancia para la línea de transmisión y la carga.

  • luego examine la ganancia de CM o la relación de atenuación frente a la ganancia del modo diferencial (DM) respecto de la carga, si
  • la fuente y la impedancia de carga, ya sean 50 ohmios o 10 M, hacen una gran diferencia y también si el receptor está conectado a tierra.
  • La conexión a tierra de ambos extremos es una opción que depende de las rutas compartidas para la corriente parásita, como los rayos o las fallas a tierra de CA, pero en general solo el receptor de mediciones de señal de alta impedancia está conectado a tierra.

    • un receptor CMMR alto no puede anular un ruido CM si la impedancia de la fuente de esa señal parásita tampoco está balanceada.

    • Cuando el CM Z no está equilibrado, como con los electrodos, se utiliza la protección activa, por ejemplo, para EEG, señales de ECG con el impulso de la pierna derecha obtenida del amplificador de señal CM.

    • cuando no está perfectamente equilibrado para RF como Ethernet hasta 100M o 1GHz, entonces se necesita un choque CM, también se usa para TV y Radio Tx además de un transformador diferencial que es más difícil de equilibrar en un amplio espectro con diferentes rutas sinuosas para primaria y secundaria, por lo que aún no es suficiente para RF.
    • cuando no hay una fuente conectada a la fuente de cable coaxial, sino que termina en 1M a CC, la impedancia del cable coaxial es en modo circuito abierto (DM) y modo común (CM) y a 50 Hz tiene una impedancia DM que no es de 50 ohmios pero a 100pF / m para LF se ve como ~ 31 Mohm DM pero aún está fentofarada a líneas eléctricas parásitas, por lo que aún no hay señal, aunque no esté "balanceada" la impedancia DM pero el cable coaxial está conectado a tierra, por lo que esto evita la impedancia de CM por la capacitancia del escudo como la Ley de Ohm a 50 Hz.

    • pero tan pronto como se usan cables de par, ahora tienen una impedancia más alta (depende de la separación y las vueltas / m), pero ahora están expuestos a más posibilidades de acoplamiento diferencial, pero mucho mejor que los pares sin torsión. Los pares diferenciales blindados son aún mejores.

Ahora tiene un cable que recoge 50 Hz con una entrada y una carga de alta impedancia. Entonces, ¿cuál es la impedancia diferencial? Si es alta, la atenuación se degrada y puede producirse más señal de DM desde el desequilibrio de ruido parásito y el desequilibrio del cable.   - notará que todas las líneas eléctricas del mundo giran cada km por una razón para equilibrar el acoplamiento parásito de las llamaradas solares y las tormentas magnéticas. Esta es una forma de cables equilibrados e incluso los transformadores Delta flotantes no son suficientes para rechazar las líneas de alimentación desequilibradas del ruido magnético parásito porque los transformadores Delta flotantes no están perfectamente equilibrados con los devanados primarios y secundarios en un radio diferente. Pero ayuda para la transmisión a larga distancia.

  • Una vez que llega a los transformadores de distribución, los secundarios se conectan en estrella de 3 fases con una conexión a tierra neutra para reducir la impedancia de CM a 0 en el transformador.

  • ahora que llegas a tu situación, no está claro qué usaste y si el Rx está conectado a tierra o no hace una gran diferencia. A menudo, las señales de cable ingresan a una caja blindada con lo que se denominan tapas "feedthru" que desvían la señal de alta impedancia a tierra común con el conductor a través de la vía, luego se usan perlas de aferrite para el transformador RF y CM SMT para un mejor equilibrio de la impedancia diferencial con una inductancia mucho mayor que los cables y las tapas de derivación a tierra para proporcionar aquí la relación de atenuación de la señal LF.

  • Sin embargo, la impedancia diferencial de la fuente debe ser mucho menor que estas tapas de derivación de CM para producir suficiente ancho de banda de DM.

  • cada escenario para compatibilidad EM o EMC desea maximizar la relación señal a ruido (SNR) y debe considerar el ancho de banda, la impedancia Z y Z desequilibrada y el nivel de la señal de AMBOS, la interferencia de CM y DM y la señal de modo diferencial para determinar qué funciona mejor. Por lo tanto, hay muchas combinaciones que considerar, por lo que no hay una solución para todos. Es imposible que incluso los choques de CM funcionen durante más de 2 o 3 décadas de ancho de banda de manera efectiva y, a veces, los choques de 2 CM pueden conectarse en cascada o elegir mejores amplificadores de instrumentos (INA) o elegir mejores electrodos para reducir la impedancia de la fuente o elegir un mejor cable coaxial para rechazar Ruido UHF. Este tema toma al menos 1 buen libro sobre EMC para discutirlo correctamente.

  • Cuando la fuente está flotando con un alto ruido de CM, los usuarios del alcance saben usar sondas diferenciales o dos sondas 10: 1 de extremo único con pantalla A-B para señales mejor equilibradas y rechazo de CM.

respondido por el Tony EE rocketscientist

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