Конструирование помехоподавляющих фильтров на связанных индуктивностях. Продольные трансформаторы.

• При включении связанных индуктивностей в линию связи каждая обмотка катушки включается последовательно с соответствующим проводником, фазировка катушек при этом должна быть такова, что магнитные потоки создаваемые в обмотках, будут противоположно направлены и соответственно взаимно компенсированы в сердечнике катушки. Теоретически подавление синфазной помехи происходит полностью. Магнитные устройства такого типа называют продольным трансформатором или du/dt фильтром.

Отклик такого фильтра на импульсное воздействие интересен тем, что в нем происходит замена амплитуды входного импульса на длительность выходного импульса, то есть произведение амплитуды на длительность (площадь импульса) остается неизменной. Например, импульс 100 вольт длительностью 1 секунда преобразуется в импульс амплитудой 10 вольт и длительностью 10 секунд.  Это свойство du/dt фильтра позволяет строить на нем устройства защиты входов. В самом деле, 100-вольтовый импульс выведет из строя вход аппаратуры практически мгновенно, тогда как 10-ти вольтовый может действовать на входе сколь угодно долго, без каких - либо последствий.

Рис1: Реакция фильтра на противофазный сигнал

Рис 2: Реакция фильтра на противофазный сигнал

и синфазную помеху.

• Тороидальные сердечники обеспечивают большие значения индуктивности при заданных токах без применения зазора, и более эффективны на низких частотах. Для расчета фильтров на продольных трансформаторах можно применять программное обеспечение компании Magnetics, ZIP-File is located here ►click to download.

• Применение продольных трансформаторов значительно уменьшает уровень синфазных помех в каналах передачи данных по витой паре. В схеме испоьзованы 10/100Base-Tx трансформаторы с отводом от середины обмотки, такое включение создает опорную точку для фильтрации синфазной помехи, и не влияет на симметрию витой пары. Конденсаторы 10 нФ заземляются на общий провод питания, конденсатор 2нФ х 2000 В заземляется на защитную землю или шасси аппаратуры. Неиспользуемые пары кабеля заземляются попарно-симметрично через резисторы 50 Ом, равные половине волнового сопротивления кабеля, и далее через одиночные резисторы 50 Ом. Такое заземление неиспользованных пар поддерживает их симметрию относительно рабочих пар кабеля, и исключает возникновение взаимных помех между каналами приема и передачи, называемое также Cross Talk эффектом. Выводы 1-4 присоединяются непосредственно к линейному трансиверу Ethernet.

Типичная АЧХ одиночного звена фильтра на продольном трансформаторе, без дополнительных емкостей, аналогична характеристике фильтра Бесселя второго порядка.

Дополнительная литература - Грозозащита радиоэлектронных средств Справочник "Радио и Связь" под ред. В. И. Кравченко (формат *djvu)

Страница подготовлена инж. Иченец В.И. ред. Август 02 2009 г.