Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Среда, 11 декабря
 
 


Это интересно!

Ранее

Оптимизация светодиодных систем освещения

Варьируя ток через светодиоды и задавая температурный режим, можно добиться оптимизации светодиодных систем освещения по эффективности, размерам печатных плат, сроку службы и стоимости. Однако для получения корректных результатов необходимо проводить моделирование работы светодиодов при разных токах и температурах.

Сбор эксплуатационных данных о системе светодиодного освещения

Отраслевые издания дружным хором превозносят достоинства уличного освещения, в котором используются светодиоды. Несомненно, что одной из причин появления таких публикаций является стимулирование совершенствования твердотельных систем освещения федеральными организациями.

Типовые ошибки представления технических характеристик светодиодных светильников в каталогах

В статье обсуждается проблема усовершенствования системы представления технических характеристик светодиодных устройств в каталогах и допускаемые в них типовые ошибки.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

19 августа

Ослабление синфазных помех для повышения целостности сигнала

Оптопары защищают системы и пользователей от бросков напряжения. Кроме того, эти устройства подавляют синфазный шум, который может привести к искажению переходных процессов или к избыточному шуму в выходном сигнале. В статье на примерах развязывающих оптопар Avago рассматривается вопрос обеспечения целостности сигнала.



У

шума имеется множество источников. Например, он может возникать при емкостной связи от электрических полей по соседству с устройством, магнитных полей при индуктивной связи или при резистивной связи, обусловленной разностью земляных потенциалов. Для подавления этого шума в устройствах используется ослабление синфазного сигнала (common-mode rejection, CMR) на входе. Учет CMR особенно важен в шумовых средах, т.к. шум искажает входные сигналы. Способность устройства ослаблять шум и обеспечивать прохождение сигналов внутри системы важна, с точки зрения цельности сигнала.
Основными параметрами, определяющими способность устройства ослаблять синфазные сигналы, являются синфазное напряжение и синфазные помехи, возникающие при переходных процессах. В случае если синфазное напряжение шума выше входного напряжения, необходима гальваническая развязка. Ток переключения, вызывающий частые всплески напряжения, приводит к появлению синфазных помех при переходных процессах, которые можно определить, зная напряжение и скорость его изменения. Синфазный шум и помехи при переходных процессах необходимо отфильтровать, чтобы избежать искажения сигнала.

Значение развязки

Развязывающее устройство соединяет два модуля системы, обеспечивая прохождение в ней сигналов без физической связи с узлом назначения. Сигналы в развязывающем  устройстве передаются с помощью света. В данном случае в качестве развязки используется оптопара, которая не только защищает систему и пользователя от бросков высокого напряжения, но и подавляет большие синфазные помехи, которые могут исказить сигнал напряжения или увеличить шум выходного сигнала.
Основным параметром, свидетельствующим об успешном подавлении синфазных сигналов в изоляторе, является уровень синфазного тока при неустановившемся напряжении. Следующее уравнение определяет синфазный ток:

 

ICM = C(dV/dt),

 

где С — паразитная емкость корпуса и емкость интерфейса между светодиодом и детектором; dV/dt — скорость изменения сигнала напряжения. Это уравнение предполагает, что монтаж печатной платы или компонентов оптимизирован и имеет небольшую паразитную емкость.
Для уменьшения синфазного тока необходимо снизить паразитные емкости. Благодаря большому зазору между светодиодом и фотодетектором в 0,08–1 мм, обеспечиваемому, например, устройством ACPL-J313 от Avago, величина паразитной емкости становится минимальной, благодаря чему ток утечки, возникающий при переходном процессе, заметно снижается. Этот компонент также имеет встроенный экран Фарадея фирменной разработки между входным светодиодом и фотодиодом, чтобы усилить подавление синфазного шума.
Экран Фарадея не препятствует оптической связи с фотодиодом, но отводит наводимый электрический ток на землю, что снижает паразитную емкость и, следовательно, повышает CMR оптопары. Кроме того, экран препятствует накоплению заряда на кристалле детектора при большом синфазном напряжении, которое возникает на устройстве при продолжительной эксплуатации. Оптопара ACPL-J313 улучшает степень ослабления синфазной помехи до 40 кВ/мкс при синфазном напряжении в 1,5 кВ.
С другой стороны, в схеме с длинными проводными соединениями между микроконтроллером и развязывающим интерфейсом возникают индуктивные помехи, которые искажают полезный сигнал. В этом случае используется оптопара со встроенной схемой управления, например, ACPL-M61L, которая работает как фильтр. Для ограничения тока, который управляет светодиодом в оптопаре (см. рис. 1), требуется резистор. Совместно с внутренней входной емкостью светодиода этот резистор работает как НЧ-фильтр, который не пропускает ВЧ-шум.

 

Рис. 1. Токоограничивающий резистор R1 и паразитная входная емкость светодиода обеспечивают НЧ-фильтрацию высокочастотного шума

Статическое и динамическое ослабление

Развязывающее устройство характеризуется статическим и динамическим ослаблением синфазного сигнала. О статическом ослаблении говорят в том случае, если входной сигнал статичен как при высоком, так и при низком логическом уровне. Как правило, так происходит, когда система находится в нерабочем состоянии или режиме ожидания. В этом состоянии некоторые компоненты системы не функционируют, обеспечивая энергосбережение, тогда как отдельные модули отслеживают входной сигнал. Система должна сохранять логический уровень неизменным независимо от статического синфазного шума. Это требование защищает ее от ложного срабатывания.
В динамическом режиме система передает сигнал, который переключается между высоким и низким логическими уровнями. Для подавления синфазного шума, искажающего входной сигнал, необходимо отфильтровать помеху. Как правило, динамическое ослабление синфазного шума системы (переменное напряжение) хуже статического показателя (постоянное напряжение), а статический CMR ухудшается при увеличении синфазного напряжения.
Ослабление синфазного переменного сигнала обеспечивает целостность передаваемого полезного сигнала.

Подавление динамических синфазных помех

В некоторых оптопарах используется схема кодирования, запускаемая уровнем сигнала. В ней светодиод определяет уровень прямого тока, который задается входным сигналом, и отправляет световой импульс на детектор. В других схемах кодирования небольшие сигналы напряжения генерируются по фронтам входного сигнала (см. рис. 2).

 

Рис. 2. Схемы кодирования оптопары, запускаемые уровнем (а) и фронтом сигнала (б)


В схеме кодирования по уровню сигнала в оптопаре ACPL-072L от Avago продолжительность импульсов тока или напряжения равна 100 нс. В таких системах динамические синфазные помехи с меньшей вероятностью искажают сигнал, чем в схемах кодирования с запуском по фронту, где продолжительность импульсов составляет 2–3 нс. За счет короткого времени нарастания и спада импульсов светодиодного тока шум при переходном процессе может незначительно изменить длительность импульса в схеме кодирования с запуском по уровню сигнала. Напротив, в схеме кодирования с запуском по фронту сигнала импульсы могут моментально потеряться. Таким образом, оптопары с запуском кодирования по уровню сигнала имеют лучший показатель ослабления синфазного сигнала в динамическом режиме.
На рисунке 3 показан рабочий режим оптопары ACPL-072L с запуском по уровню сигнала, которая выдерживает всплеск напряжения в 10 кВ/мкс при передаче данных со скоростью 25 Мбит/с. При этом целостность сигнала сохраняется.

 

Рис. 3. Оптопара ACPL-072L выдерживает изменение напряжения в 10 кВ/мкс при передаче 25-Мбит/с сигнала. Желтым цветом отмечена синфазная помеха, зеленым — выходной сигнал



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Ё Сьок Бин (Yeo Siok Been), менеджер отдела цифровых оптопар, Avago Technologies



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты