Zasady ekranowania. . .
#2
Napisano 11.07.2010 - 01:40
Rys 1. przedstawia schemat urządzenia. Niech będzie to jakiś wzmacniacz (przedwzmacniacz). Otaczająca linia przerywana to metalowa obudowa. Uznajmy, że tworzy szczelny ekran.
Wzmacniacz ma wejście i wyjście. Niech będą to popularne CINCH przymocowane do obudowy.
Ma też zasilacz, reprezentowany tu jedynie transformatorem zasilającym. Uzwojenie pierwotne podłączone jest do gniazdka 230V. Uzwojenie wtórne jest symetryczne co nie ma żadnego znaczenia. Dla przejrzystości nie narysowano rdzenia.
W gniazdku jest przewód neutralny i fazowy. Przewód neutralny „gdzieś tam” jest „uziemiony”.
Dla naszych rozważań nie ma znaczenia czy jest zasilanie trzyprzewodowe z przewodem ochronnym PE (bolec w gniazdku), czy dwuprzewodowe bez PE.
Mamy więc model do naszych rozważań.
Aby zaczęły się problemy postawmy drugi wzmacniacz i połączmy je przewodami;)
#3
Napisano 11.07.2010 - 01:41
Oto rys.2:
Dwa wzmacniacze. Przedwzmacniacz np. gramofonowy podłączony do sieci. Drugi wzmacniacz podłączony do sieci. Wzmacniacze podają sobie sygnał poprzez typowy kabel ekranowany IC.
Oba urządzenia są dobrze ekranowane poprzez swoje szczelne obudowy połączone z masą.
W czym tu problem?
#4
Napisano 11.07.2010 - 01:41
Otóż ekran nie jest szczelny. Wyrwę stanowi pojemność pasożytnicza między uzwojeniami transformatora.
Rys. 3. przedstawia prądy przenikające przez takie pojemności pasożytnicze.
Ponieważ są one rozproszone to zakłócenia przenikają z różnych miejsc uzwojenia pierwotnego do różnych miejsc uzwojeń wtórnych.
Oznacza to, że prądy zakłócające zamykają się poprzez masy i zasilanie. Jest to bardzo zła sytuacja dla zasilanych układów oraz dla naszych rozważań ;).
#5
Napisano 11.07.2010 - 01:42
Przyjmijmy zatem, że zastosowaliśmy znakomity transformator ze szczelnym ekranem taki jak w wątku w DIY nr: 64391 „Ekranowanie elektrostatyczne transformatora”.
Jak wynika w tym wątku jeden z Forumowiczów zmierzył; taka pojemność dla małego transformatora (60VA) to ok. 400pF.
Przedstawia to rys.4.
Przyjmijmy, że dla transformatora dużego, będzie ona na poziomie pomiędzy 1000 a 2000pF.
Obliczmy impedancje takiego układu dla 50Hz.
Z = 1 / (2*pi*f*C). Przyjmijmy, że ilekroć będziemy widzieli na schematach pojemność oznaczaną jako „C” będziemy ja utożsamiali dla prostoty z impedancją 3Mom (megaomów).
Zatem nasze rozważania dzięki ekranowanemu transformatorowi upraszczają się. . .
#6
Napisano 11.07.2010 - 01:43
Rys. 5. przedstawia model naszego układu. Dzięki ekranowanemu transformatorowi nastąpiło istotne uproszczenie.
Przyjmuje się, że istnieje tylko jedna pojemność od środka uzwojenia pierwotnego (napięcie 230V/2 = 115V) do ekranu. Pojemność ekran uzwojenie wtórne pomińmy.
Prąd zakłócający wyniesie 115V / 3Mom = około 40 mikroA dla 50Hz (wcześniej przyjęliśmy Z kondensatora = 3Momy).
Prąd ten płynie poprzez ekran przewodu sygnałowego (IC). Przyjmijmy oporność jego oporność na poziomie 1oma.
Taki prąd spowoduje napięcie zakłóceń na rezystancji przewodu powrotnego sygnału (ekranu IC) Uz = 40mikrA * 1om = 40mikroV.
Jak duże to zakłócenie?
Jeśli wzmacniamy napięcia sygnału Us na poziomie Us = 400mV to rzeczywisty odstęp od tętnień sieci wynosi tylko 80dB. W cichszych momentach muzyki brum będzie wyraźnie słyszalny. Warto pamiętać, że w układach „asymetrycznych” napięcia zakłóceń dodają się do napięć pożądanych sygnału.
Zauważmy, że podobne zjawiska mogą mieć miejsce na wejściu wkładki gramofonowej lub głowicy magnetofonowej poprzez rozproszone pojemności do otoczenia (również do źródeł zakłóceń). Tyle, że tam sygnały użyteczne są na poziomach kilku do kilkunastu mV!
Uważny czytelnik stwierdzi, że w obu urządzeniach wektor napięcia 115V jest w stronę przeciwną i napięcie zakłóceń znosi się.
Nie! Zawsze mogą być odwrotnie wsadzone wtyczki. Nie wiadomo jak są połączone początki uzwojeń a te są niesymetryczne w obu konstrukcjach. W praktyce zawsze istnieją potencjały zakłócające.
Jak się bronić?
Stosować IC o jak najmniejszych opornościach (impedancji) ekranu. Wówczas spadek napięcia od prądów zakłócających będzie mniejszy.
#7
Napisano 11.07.2010 - 01:43
Jak się bronić?
Popatrzmy na rys.6. Tu mamy system z połączeniami zbalansowanymi (symetrycznymi) XLR. Wzmacniacze wzmacniają jedynie napięcie różnicowe podane na oba wejścia wzmacniacza. Napięcia wspólne nie są wzmacniane (np. współczynnik CMRR).
#8
Napisano 11.07.2010 - 01:44
Przedstawia tę sytuację rys.7.
Mimo istnienia zakłócającego prądu płynącego przez ekran przewodu (a nawet same oba przewody sygnałowe gorące, co pomijamy jedynie dla prostoty) wywołuje ono napięcie zakłóceń Uz, które jest napięciem sumacyjnym i nie jest wzmacniane przez następny wzmacniacz.
Napięcia sumacyjne są niewielkie. W praktyce układy zbalansowane doskonale sobie z nimi radzą. W tym układzie nie radzę stosować przerwy w ekranie IC! Takie zabiegi mają jakiś sens w układach asymetrycznych (następny komentarz).
#9
Napisano 11.07.2010 - 01:45
Jak sobie radzić w układach asymetrycznych?
Rys.8. przedstawia nieco zmodyfikowany typowy układ, taki jaki rozważaliśmy wcześniej.
Obudowy obu urządzeń połączono dodatkowo grubym przewodem.
Dodatkowo zastosowano niewielkie rezystory łączące ekran kabla z masą wzmacniaczy. Gniazda są tym razem izolowane od obudowy.
#10
Napisano 11.07.2010 - 01:45
W efekcie prąd zakłóceń Iz powoduje niewielki spadek napięcia na grubym drucie zwierającym obudowy urządzeń. Dodatkowo poprzez proporcjonalne zwiększenie rezystancji ekranu przewodu sygnałowego (IC) lub zastosowanie wspomnianych rezystorów powoduje dodatkowe zmniejszenie napięcia zakłóceń. W tym przypadku można „przerwać” ekran w IC.
Zakładając, że można uzyskać rezystancję zwierającego drutu (linki) na poziomie kilku momów, można ograniczyć napięcie zakłóceń do wartości poniżej mikrowolta (polepszyć o 30dB w stosunku do typowego układu).
Oczywiście praktyka nie jest tak prosta.
Ale o tym już jutro.
Dobranoc.
#11
Napisano 11.07.2010 - 01:49
http://www.audiostereo.pl/Ekranowanie_elektrostatyczne_transformatora__64391.html
Zapraszam do dyskusji.
Przyjąłem wiele uproszczeń. Idea pozostaje prawdziwa.
Możemy podjąć temat wielokrotnego ekranowania. Ale takiego w audio raczej nie stosuje się.
#13
Napisano 11.07.2010 - 09:47
>Bardzo ciekawy wpis. Zjawiska te często określane są tez mianem voodoo (to przez tych mniej
>rozumnych :) ). Jedno ale ... w ukladach niesymetrycznych też opracowano środki zaradcze i to o
>wiele bardziej skuteczne od tych przedstawionych powyżej.
Opisz je jak to opisał Grzegorz .Dla mnie ( a pewnie dla wielu innych ) to bardzo ciekawa lektura
#18
Napisano 11.07.2010 - 10:17
„co daje bolec w gniazdku dla audio?Kłopoty czy jest "sprzymierzeńcem'?”
W instalacjach trzyprzewodowych bolec jest podłączony do przewodu PE zwanego najczęściej ochronnym. Jest to przewód, w którym „nie ma prawa” płynąć prąd roboczy (niosący energię do zasilania urządzeń). Jest on połączony przy rozdzielni z ziemią. Stanowiąc prawdziwą „ziemię” jest przewodem odniesienia. Jeśli nie płyną przez niego prądy robocze (stan normalny), nie ma spadków napięć.
Bolec w instalacjach tego typu jest więc „godny zaufania”. Połączenie obudowy z takim przewodem może przynieść duże korzyści.
W instalacjach dwuprzewodowych bolec jest podłączony do przewodu neutralnego (N). Różnica jest taka, że płyną nim prądy robocze. Przewodem fazowym (L) i neutralnym (N).
Fazowy jest podłączony w rozdzielni do uzwojenia transformatora a neutralny do drugiego końca uzwojenia i uziemiony.
Płynące przez N prądy tworzą spadki napięć, czasami znaczne.
Prawidłowo wykonana i konserwowana instalacja dwuprzewodowa jest bezpieczna, niemniej w instalacjach trzyprzewodowych łatwiej osiągnąć duży poziom bezpieczeństwa.
Na pewno lepiej jest mieć obudowę na potencjale PE niż N. Dlatego między innymi producenci rezygnują z tej klasy ochronności i często nie wprowadzają trzeciej żyły do urządzenia.
Dobrze jest podłączyć jedno urządzenie z PE, a do niego pozostałe grubym przewodem. Tak na wzór systemów wbudowanych. Może to wymagać modyfikacji systemu kabli i listew zasilających.
#19
Napisano 11.07.2010 - 11:30
Lączenie się mas poprzez zera ochronne jest niezwykle problematyczne,robi dodatkowe pentle..
Tak na prawde na przewodach ochronnych zawsze okłada się jakieś napięcie z upłynności izolacji użądzeń i samej izlacji przewodów,w efekcje gdy podłączymy użądzenie A w pierwszym gniazdu użadzenie B w drugim kilka metrów dalej narażamy układ połaczenia masy na okładanie się niewielkiego napięcia i mamy brum
Przeciw działaniem takiego efektu jest projektowanie instalacji w taki sposób aby zerowanie każdego użadzenia było indywidualne i łączyło się z innymi tylko w jednym spólnym punkcie(czyli jak podłączymy wzmacniacz do gniazdka A nie można już do niego podłaczać nic innego)
Drugą metodą jest odizolowanie masy użądzenia od masy użądzeń,lecz znowu daje to nie wielie pojemności na izolacji np podkładek pod gniazdami....
#21
Napisano 11.07.2010 - 15:02
bardzo ciekawy wątek, fajnie, że Ci się chciało to wszystko opisać i narysować. Mam jednak drobne uwagi.
1. W pukcie 5. przyjąłeś rezystancję ekrany na poziomie 1 oma. Pewnie po to, aby się łatwiej liczyło :) ale wydaje mi się, że w warunkach realnych interkonektów, jakie mamy w domach jest to wartość znacznie zawyżona. Wydaje mi się, że bezpieczniej będzie przyjąć wartości z zakresu 0,1 - 0,2 oma, czyli o rząd wielkości mniej.
2. Sprytny patent zastosowany w punkcie 8. ma pewną wadę. Im większe wartości rezystorów Re, tym słabiej będzie działał ekran, szczególnie dla wielkich częstotliwości. Wobec tego proponowałbym jeszcze dodać maleńki kondensator (foliowy, ceramiczny lub monolityczny) na wejściu drugiego stopnia wzmacniacza łączący izolowany kołnierz gniazda RCA z obudową. Wartość około 1- 10 nF powinna być odpowiednia.
#22
Napisano 11.07.2010 - 15:51
Fajnie że podjąłeś się tego tematu.
Prowadzenie mas wew. urządzeń i pomiędzy nimi to bardzo rozmyty temat i wielu osobom pewne ważne rzeczy w tej dziedzinie umykają.
Myślę ze na forum gdzie większość tematów wcześniej czy później zahacza o technikę albo z góry o niej traktuje powinno być więcej wpisów czy wątków wyjaśniających podstawy/zasady oraz przedstawiających bardziej dogłębną analizę problemów.
Twoja analiza poniekąd jest trafna jednak trzeba przyjąć poprawkę na to że w wielu urządzeniach nie jest łatwo zoptymalizować obwody wew. tak by zminimalizować zakłocenia a w niektórych to prawie nie możliwe (nie dotyczy DIY budowanego od podstaw) i nie we wszystkich ustrojstwach przedstawione przez Ciebie rozwiązania będą się sprawdzać.
O k... ale upał...
Pozdrawiam
P.S.
Moje założenia też nie zawsze się sprawdzają choć teoretycznie powinny być optymalne :)
P.S. 2
Już dawno mówiłem że najmniej kosztowne i najszybsze jest znalezienie najmniej szkodliwego układu "polaryzacji" wtyczek sieciowych pomiędzy urzadzeniami :)
#28
Napisano 11.07.2010 - 18:36
Artuch:
Ciepło? Wróciłem z działki (rekreacyjnej) gdzie cały dzień lała się woda, nie było tak czuć gorąca jak w mieście.
Teraz podlałem roślinki na balkonie. Skwar!
Na jutro zapowiadają 37C! Jakiś stan czegoś tam. . .
Edek:
Pewnie, że tak. Rysowałem to wczoraj wieczorem. Było tak gorąco, że nie mogłem spać, ale i można było być bardziej kreatywnym ;)
Czyli przyjmujemy C blokujące te rezystory na poziomie 1 do 10nF. Ekran IC będzie nadaal skuteczny dla w.cz.
Laa:
Rzeczywiście należy unikać pętli. Dlatego w komentarzu przed Twoim wyraźnie napisałem jak warto łączyć urządzenia.
Natomiast nie zgodzę się, że na PE są znaczące spadki napięć od upływności urządzeń. Ideą jest aby przez nie płynęły prądy robocze, a sam przewód ma być gruby i solidnie łączony. Nawet konstrukcje budynków bywają do niego podłączone. To takie prawie prawdziwe uziemienie.
To co poruszyłeś na końcu to domena ekranowania wielowarstwowego. Są to złożone układy. . .
Miło, że dobrze odbieracie wątek. Oczywiście wielu z nas zna te sprawy, rzeczywiście dobrze, że w końcu mamy jakieś schemaciki do rozważań.
Dzisiaj to już nie wiem, czy będę w stanie usnąć; 33C w salonie. . .
#30
Napisano 12.07.2010 - 11:42
Dostaję korespondencje na PW, proszę jednak o sugestie w wątku.
Nie ma głupich pytań ;).
Zaznaczę tylko, że na razie tematem były zjawiska ekranowania „zewnętrznego” (prowadzenie IC i wpływ ekranowania obudowy i transformatora).
Takie zasady są prawdziwe dla każdej technologii wykonania urządzeń.
Zobacz też
| Temat | Forum | Autor | Podsumowanie | Ostatni post | |
|---|---|---|---|---|---|
Przebudowa SUBWOOFERA - zmiana obudowy.
Najważniejsze zasady ... |
DIY | BoDeX |
|
||
głośniki bez ekranowania a kineskop TV
|
Stereo | bagnet |
|
|
|
Minidisk i zasady użytkowania
|
Stereo | duch_pl |
|
|
|
zasady forum
|
Stereo | Redaktor |
|
|
|
|
DIY | mirfak |
|
|
Audiostereo Magazyn
Nadchodzące wydarzenia w kalendarzu
Popularne tagi
- stereo
- wzmacniacz
- dac
- denon
- koncert
- update
- pioneer
- cd
- kolumny
- warszawa
- jazz
- audiopunkt
- niedrogie
- marantz
- nad
- amplituner
- akustyka
- yamaha
- słuchawki
- winyl
- konkurs
- q21
- tanie
- dali
- artykuły
- lampa
- dźwiękowa
- kef
- głośniki
- harman kardon
- odsłuch
- post-rock
- muzyka
- squeezebox
- zestaw
- jamo
- flac
- post rock
- sennheiser
- gramofon
- e10 maya u5
- cx 880
- joplin
- ragtime
- denon df 107
- bose wave
- tak do 500 zł.
- maple leaf
- bose
- scott
Najnowsze tematy
-
Głośniki do kolumn, wybór do 500zł.bigben.cycu - dziś, 22:27
-
-
Pomoc pilnie potrzebna ! Wzmacniacz zwariował!gnacik - dziś, 18:48
-
-
NUDA Phono + Goldring 2400/2500vlado - dziś, 17:32












