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Interferências
Carlos Reis FEEC-Unicamp

Situação típica
circuito: sinais de baixo nível carga

ruído irradiado

controle ruído conduzido

Fonte de ruído
Carlos Reis

Canal de acoplamento
FEEC-Unicamp

Receptor
2

Identificando os elementos envolvidos

Fonte de ruído Arco voltáico que ocorre nas encovas do motor

Canal de acoplamento Condução nos fios que alimentam omotor e irradiação a partir desta fiação.

Receptor Circuito processando sinais de baixo nível

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

3

Fundamentos
campo elétrico 1

2

1

C

2

V

Z

V

Z
circuito equivalente

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

4

Fundamentos

campo magnético

i
1

M

2

i
1 2
circuito equivalente

V

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

5 Principais mecanismos de interferência

Fonte de ruído
• Acoplamento capacitivo

Receptor

• Acoplamento indutivo • Condução através de impedância comum (Aterramento)

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

6



Acoplamento capacitivo

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

7

ε0Φ E = q

ε0 ∫ E ⋅ ds = q
Carlos Reis

“ O fluxo do campo elétrico através de uma superfície fechada é determinado pelacarga que a superfície encerra” Carl Friedrich Gauss
FEEC-Unicamp 8

Acoplamento capacitivo
Um condutor passa próximo a uma fonte de ruído, capta este ruído e o transporta para outra parte do circuito. Um caso muito comum é o descuido com a fiação da fonte de alimentação.

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

9

Quando a impedância equivalente na entrada do receptor é predominantementeresistiva, a amplitude da tensão de ruído captada através de acoplamento capacitivo é proporcional à freqüência do ruído, à amplitude do ruído, à resistência equivalente no entrada do receptor e à capacitância equivalente de acoplamento.

Vc = ( jωRC ) V
Será o caso deste circuito se:
V C

( R3 // R4 )

1 jω ( C + Cin )

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

10

Quando a impedância equivalente naentrada do receptor é predominantemente capacitiva, a amplitude da tensão de ruído captada através de acoplamento capacitivo é independente da freqüência do ruído e tem amplitude maior do que no caso anterior.

⎛ C ⎞ Vc = ⎜ ⎟V ⎝ C + Cin ⎠
Será o caso deste circuito se:
V C

( R3 // R4 )

1 jω ( C + Cin )

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

11

No caso em que a distância entre os condutoresé maior que 3 vezes o diâmetro ( D>3d ):
d

D

πε C= [F / m] 2D ⎞ ⎛ ln ⎜ ⎟ ⎝ d ⎠ ε = 8,85 × 10−12 [F / m]

0 dB corresponde à atenuação no caso em que D=3d.

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

12

Medida da capacitância entre dois fios enrolados:

d=0,25mm (AWG 30) L=7cm D/d ≅ 1,5

Neste caso, como D Ai
Então:

M≅2

A1.A2 d
3

[nH]

Se a corrente aplicada é senoidal: i ( t ) =Io.sen ( ωt ) A fem induzida será: v ( t ) = M.Io.ω.cos ( ωt )

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

40

5000 vezes

Resultados:
cm 100
2

Medida: v=103mVrms Cálculo: v=140mVrms

50cm 8A 5KHz

I(t)

Carlos Reis

FEEC-Unicamp

41

Indutância mútua de dois fios paralelos

L

Considerando que a espessura dos fios é desprezível e que L>>D:

M
D

µo.L ⎛ 2L ⎞ − 1⎟ henrys ⎜ ln2π ⎝ D ⎠

Para comprimentos de 10 a 20cm a ordem de grandeza de M é 10-11 H. Isto é pouco significativo comparando-se outros efeitos. Muito mais significativa é a indutância própria das trilhas de PCB e de condutores num circuito. As indutâncias de trilhas finas em PCB com comprimentos entre 10 a 20cm são da ordem de 10-7 H........ Isto causa problemas.
Carlos Reis FEEC-Unicamp 42 Indutância de um fio e de uma trilha condutora

λ 2r

⎡ ⎛ 2λ ⎞ ⎤ Lfio = 2.10−4.λ ⎢ln ⎜ ⎟ − 0, 75⎥ µH ⎣ ⎝ r ⎠ ⎦
Um fio de 0,5mm de diâmetro medindo λ=1cm tem L=7,3nH

w

λ h

⎡ ⎛ 2λ ⎞ ⎤ ⎛w+h⎞ + 2235.10−4 ⎜ + 0,5⎥ µH L trilha = 2.10−4.λ ⎢ln ⎜ ⎟ ⎟ λ ⎠ w+h⎠ ⎝ ⎣ ⎝ ⎦
Uma trilha medindo λ=1cm e 0,25mm de largura tem L=9,6nH
Carlos Reis FEEC-Unicamp 43

Acoplamento indutivo
O chaveamento de...
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