Значение сопротивления в контуре заземления


Норма сопротивления контура заземления | Элкомэлектро

Электролаборатория » Услуги электролаборатории » Норма сопротивления контура заземления

Очень часто энергетики спорят на тему, какие должны быть нормы растекания тока контура заземления? Какова величина сопротивления контура заземления? Какое допустимое сопротивление контура заземления? Как правило, в таких спорах можно услышать разные цифры, одни называют 4 Ом, от других можно услышать 20 Ом, некоторые специалисты говорят, что сопротивление контура заземлителя не нормируется. Так какие же должны быть нормы и почему такая путаница?

Какие бывают испытания?

Начну с того, что поясню, какие бывают испытания.  Электролаборатория проводит приёмо-сдаточные или эксплуатационные испытания. Приёмо-сдаточные испытания проводятся после окончания монтирования новой электроустановки, после того как, электроустановка смонтирована и сдана в эксплуатацию, с этого момента начинаются эксплуатационные испытания. Соответственно приёмо-сдаточные испытания проводятся только один раз, после окончания электромонтажных работ, а эксплуатационные испытания проводятся периодически, в процессе эксплуатации.

И так, существуют приёмо-сдаточные и эксплуатационные испытания. Приёмо-сдаточные испытания регламентируются Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ), а эксплуатационные Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

Почему спорят специалисты?

Наконец, мы подошли к самому главному. Почему спорят специалисты, почему такие разные цифры они называют?

Во первых, нужно понять о каких испытаниях идёт речь. Если разговор идёт о приёмо-сдаточных испытаниях, то ответ нужно смотреть в ПУЭ, Глава 1.8, Нормы приёмо-сдаточных испытаний, а если об эксплуатационных, то ответ ищем в ПТЭЭП, Приложение 3, Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей.

Во вторых нужно понять предназначение контура заземления. Контур заземления бывает для подстанций и распределительных пунктов выше 1000 Вольт, воздушных линий электропередач до 1000 Вольт и выше 1000 Вольт и электроустановок до 1000 Вольт.

Какие нормы?

1. Контур заземления для электроустановки напряжением до 1000 Вольт:

ПУЭ, п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 3 гласит: при измерении в непосредственной близости к трансформаторной подстанции, сопротивление контура заземления должно быть: 15, 30 или 60 Ом, при измерении с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей отходящих линий: 2, 4 или 8 Ом соответственно для напряжений 660, 380 и 220 Вольт.

ПТЭЭП, Приложение № 3, таблица 36 гласит: сопротивление контура заземления - 15, 30 или 60 Ом для напряжений сети 660-380, 380-220 и 220-127 Вольт соответственно (трёхфазная/однофазная сеть), а при измерении с учётом присоединённых повторных заземлений должно быть не более 2, 4 и 8 Ом при напряжениях соответственно 660, 380 и 220 Вольт источника трехфазного тока и напряжениях 380, 220 и 127 Вольт источника однофазного тока.

2. Контур заземления для трансформаторной подстанции и распредпунктов напряжением больше 1000 Вольт:

ПУЭ, п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 1 гласит: при измерении в электроустановке с глухозаземленной и эффективно заземленной нейтралью, должно быть не более 0,5 Ом.

ПТЭЭП, Приложение № 3, таблица 36 гласит: при измерении в электроустановке напряжением 110 кВ и выше, в сетях с эффективным заземлением нейтрали, сопротивление контура должно быть не более 0,5 Ом.

В электроустановке 3 - 35 кВ сетей с изолированной нейтралью - 250/Ip, но не более 10 Ом, где Ip - расчетный ток замыкания на землю.

3. Контур заземления воздушной линии электропередачи напряжением выше 1 кВ:

ПУЭ, п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 2 гласит: Заземляющие устройства опор высоковольтной линии (ВЛ) при удельном сопротивлении грунта, ρ, Ом·м: 100/100-500/500-1000/1000-5000 – 10, 15, 20 и 30 Ом соответственно.

ПТЭЭП, Приложение № 31, таблица 35, п. 4 гласит:

А. Для воздушных линий электропередач на напряжение выше 1000 В: Опоры, имеющие грозозащитный трос или другие устройства грозозащиты, металлические и железобетонные опоры ВЛ 35 кВ и такие же опоры ВЛ 3 - 20 кВ в
населенной местности, заземлители оборудования на опорах 110 кВ и выше: 10, 15, 20 или 30 Ом при удельном сопротивлении грунта, соответственно: 100, 100-500, 500-1000, 1000-5000 Ом·м.

Б. Для воздушных линий электропередач на напряжение до 1000 Вольт: Опора ВЛ с грозозащитой – 30 Ом, Опоры с повторными заземлителями нулевого провода – 15, 30 и 60 Ом для напряжений питающей сети 660-380, 380-220 и 220-127 Вольт (трёхфазная/однофазная сеть) соответственно.

Подведём итог

Для электромонтажников, работающих в сетях напряжением ниже 1000 Вольт:

Сопротивление растекания контура заземления на вновь построенной электроустановке должно быть 15, 30 или 60 Ом или 2, 4 и 8 Ом при измерении с присоединёнными естественными заземлителями и повторными заземлителями отходящих линий для напряжений питающей сети 660-380, 380-220 или 220-127 Вольт (трёхфазная/однофазная сеть) соответственно.

Сопротивление растекания контура заземления на уже эксплуатирующейся электроустановке, тоже 15, 30 и 60 Ом или 2, 4, 8 Ом при измерении с присоединёнными естественными и повторными заземлителями для напряжений сети 660-380, 380-220 и 220-127 Вольт (трёхфазная/однофазная сеть) соответственно.

Как видим, значения сопротивления контура заземления одинаковы, не зависимо от вида испытаний, но разные в зависимости от назначения контура заземления!

Что такое сопротивление земли? Определение и объяснение

Определение: Сопротивление, оказываемое заземляющим электродом току в землю, называется сопротивлением заземления или сопротивлением заземлению. Под сопротивлением заземления в основном подразумевается сопротивление между электродом и точкой нулевого потенциала. Численно он равен отношению потенциала заземляющего электрода к рассеиваемому им току. Сопротивление между пластиной заземления и землей измеряется методом падения потенциала.

Сопротивление заземляющего электрода не сосредоточено в одной точке, а распределено по почве вокруг электрода. Математически сопротивление заземления определяется как отношение напряжения и тока, показанное ниже.

Где V - измеренное напряжение между скачком напряжения, а I - ток, подаваемый во время измерения сопротивления заземления через электрод.

Значение сопротивления заземления для разных электростанций показано ниже

Большая электростанция - 0.5 Ом
Основная электростанция - 1,0 Ом
Малая подстанция - 2,0 Ом
Во всех остальных случаях - 8,0 Ом

Область вокруг земли, в которой приводится в действие электрод, известна как область сопротивления или потенциальная область земли. Ток короткого замыкания, который вводится от заземляющего электрода, проходит от электрода во всех направлениях, показанных на рисунке ниже. Пропускание тока в землю зависит от удельного сопротивления почвы, в которой размещен заземляющий электрод.Удельное сопротивление почвы может варьироваться от 1 до 1000 Ом-м в зависимости от характера почвы.

Удельное сопротивление земли зависит от ее температуры. Когда температура выше 0ºC, то ее влияние на удельное сопротивление грунта незначительно. Но при 0ºC вода в почве начинает замерзать, что увеличивает их удельное сопротивление. На удельное сопротивление земли также влияет состав некоторых растворимых солей, как показано на рисунке ниже.

Сопротивление земли варьируется от слоя к слою.Нижний слой почвы имеет больше влаги и более низкое сопротивление. Если нижний слой содержит твердый и каменистый грунт, то их удельное сопротивление увеличивается с глубиной.

.

% PDF-1.4 % 506 0 объект > endobj xref 506 86 0000000016 00000 н. 0000003447 00000 н. 0000003580 00000 н. 0000004627 00000 н. 0000004769 00000 н. 0000004796 00000 н. 0000005105 00000 н. 0000005219 00000 н. 0000008295 00000 н. 0000010601 00000 п. 0000010753 00000 п. 0000011299 00000 п. 0000011779 00000 п. 0000012056 00000 п. 0000012630 00000 п. 0000012657 00000 п. 0000012978 00000 п. 0000013253 00000 п. 0000013803 00000 п. 0000016706 00000 п. 0000020139 00000 п. 0000023720 00000 п. 0000026323 00000 п. 0000026957 00000 п. 0000027390 00000 н. 0000027477 00000 п. 0000027705 00000 п. 0000028396 00000 п. 0000028621 00000 п. 0000029128 00000 п. 0000030994 00000 п. 0000033698 00000 п. 0000047570 00000 п. 0000047683 00000 п. 0000047753 00000 п. 0000047841 00000 п. 0000048029 00000 п. 0000053674 00000 п. 0000053744 00000 п. 0000053829 00000 п. 0000057192 00000 п. 0000057465 00000 п. 0000057638 00000 п. 0000057927 00000 п. 0000060933 00000 п. 0000061011 00000 п. 0000061090 00000 п. 0000061187 00000 п. 0000061336 00000 п. 0000061660 00000 п. 0000061715 00000 п. 0000061831 00000 п. 0000061909 00000 п. 0000062235 00000 п. 0000062290 00000 п. 0000062406 00000 п. 0000062484 00000 п. 0000062809 00000 п. 0000062864 00000 п. 0000062980 00000 п. 0000063058 00000 п. 0000063383 00000 п. 0000063438 00000 п. 0000063554 00000 п. 0000070184 00000 п. 0000070223 00000 п. 0000103038 00000 н. 0000103077 00000 н. 0000113173 00000 н. 0000113212 00000 н. 0000185440 00000 н. 0000185518 00000 н. 0000253801 00000 н. 0000254256 00000 н. 0000254334 00000 н. 0000366320 00000 н. 0000366769 00000 н. 0000366847 00000 н. 0000457123 00000 н. 0000457574 00000 н. 0000457652 00000 н. 0000548085 00000 н. 0000548533 00000 н. 0000552009 00000 н. 0000684266 00000 н. 0000002016 00000 н. трейлер ] / Назад 3530785 >> startxref 0 %% EOF 591 0 объект > поток h ެ UmLSg> m - ի С.\ +] RhA, (ȥ @ ~ MqN7t [b \ 4Y2-̒-sjdv {f ٟ y:

.

Предотвращение образования контуров заземления в конструкции вашей печатной платы | Блог о проектировании печатных плат

Altium Designer

| & nbsp 30 марта 2018 г.

Я думаю, мы все там были.Вы покупаете эту потрясающую стереосистему только для того, чтобы слышать знакомый гудящий звук на заднем плане. Когда вы приносите его обратно в магазин, продавец обвиняет производителя. Затем производитель стереосистемы обвиняет производителя компонентов, и производитель компонентов не может никого винить. На самом деле источником проблемы являются контуры заземления, которые образуются из-за некачественной конструкции.

Контуры заземления создают шум в электрических цепях. В плоскостях заземления могут существовать большие токи, а разница напряжений между соединениями заземления приводит к образованию контура заземления.Звон или гудение в некоторых аудиосистемах - лишь одно из проявлений шума контура заземления.

Почему вообще важна маршрутизация по земле?

Если вы помните свой класс «Электроника 101», вы знаете, что все электрические токи движутся по замкнутым контурам. На печатной плате сигналы маршрутизируются вокруг платы с использованием сигнальных и близлежащих обратных трасс. Когда сигнал достигает полной мощности и проходит через плату, сигнальная и обратная трассы создают токовую петлю. Сила индуцированного обратного тока зависит от ряда факторов.Если мы кратко рассмотрим дорожку и ее заземляющую пластину изолированно, ток индуцируется в заземляющей пластине через паразитную емкость между дорожкой и ее заземляющей пластиной.

Так почему это важно? Если дорожка расположена ближе к плоскости заземления, емкостное сопротивление, воспринимаемое сигналом на дорожке, будет ниже, что вынуждает обратный путь следовать ближе к области под дорожкой. Это означает, что если вы хотите обеспечить надежный обратный сигнал на землю, ваш сигнал и возврат должны быть расположены как можно ближе друг к другу.Размещение сигнальной дорожки ближе к ее заземляющей пластине обеспечит более низкую индуктивность контура, что помогает снизить восприимчивость к электромагнитным помехам. Помещая заземляющую пластину ниже сигнальных дорожек, возвратный сигнал будет естественным образом формироваться ниже сигнальной дорожки, и ваша цепь будет завершена.

Соединения с плоскостью заземления

Когда заземляющая пластина расположена непосредственно под плоскостью, содержащей ваши сигнальные дорожки, все ваши сигнальные дорожки будут индуцировать свой собственный обратный путь непосредственно в заземляющей плоскости.Это должно продемонстрировать удобство использования большой плоскости заземления для маршрутизации обратных сигналов, а не маршрутизации обратных трасс по отдельности.

Нет заземления - идеальный проводник; у него есть сопротивление и реактивность. Если две сигнальные дорожки соединяются с землей в разных точках, между этими двумя соединениями может существовать небольшой перепад напряжения. Это основной источник контуров заземления печатной платы в плоскости заземления. Потенциалы контура заземления и обратного пути обычно составляют порядка микровольт, но этого все же достаточно, чтобы вызвать проблемы с целостностью сигнала, особенно в слаботочных устройствах.


Надлежащее планирование может уменьшить несколько потенциальных проблем контура заземления

Хотя шум, возникающий из-за контуров заземления, невозможно полностью устранить, его можно значительно уменьшить, так что его влияние на целостность сигнала сведено к минимуму. Вместо того, чтобы соединять заземляющие соединения в разных точках, лучше провести трассы к заземляющему соединению с заземляющей пластиной. Это сводит к минимуму любую разность потенциалов между соединениями заземляющих проводов печатных плат, просто уменьшая расстояние между ними.

Заземляющий возврат к источнику питания также должен быть подключен к заземляющей пластине в одной точке. Когда пластина заземления подключена к источнику питания только в одной точке, вся пластина заземления будет иметь почти одинаковый потенциал. Если заземляющая пластина подключена к обратной линии источника питания в нескольких точках, могут образоваться контуры заземления из-за разницы напряжений между этими подключениями. Использование единой и правильной точки заземления устраняет эти петли.

Правильная топология

К сожалению, только более простые конструкции с низким уровнем взаимосвязанности компонентов позволят разместить заземляющую пластину, которая проходит под каждой дорожкой сигнала.Расширение заземляющего слоя ниже сигнальных дорожек обычно является хорошей идеей для низкочастотных устройств. Сохранение небольшой площади, ограниченной дорожками сигнала и заземляющей поверхностью, также снижает восприимчивость к внешним электромагнитным помехам.

Распределение большой заземляющей поверхности под каждым компонентом может быть нежелательным даже в высокочастотных приложениях. Например, в схемах с высокочастотными смешанными сигналами, управляемыми кварцевыми генераторами, размещение заземляющего слоя непосредственно под тактовым сигналом создает патч-антенну с центральным питанием.Это фактически обострит проблемы EMI, и целостность сигнала, вероятно, будет ухудшена без значительного экранирования.

Если вы решите использовать несколько плоскостей заземления, можно предотвратить образование контуров заземления между плоскостями заземления, используя правильную топологию. Вместо того, чтобы соединять плоскости заземления в кольцевой или гирляндной топологии, плоскости заземления могут быть подключены к земле источника питания в топологии звезды. Последовательное соединение ваших наземных плоскостей может привести к образованию контуров заземления между заземляющими плоскостями.Топология «звезда» соединяет каждую плоскость напрямую с источником питания и исключает петли между заземляющими плоскостями.


Используйте топологию звезды для соединения нескольких заземляющих плоскостей

Когда в вашем проекте используется несколько плоскостей заземления, старайтесь избегать трассировки трасс по нескольким плоскостям заземления. Трассы следует прокладывать только по их собственной заземляющей плоскости. Это особенно важно при проектировании смешанных сигналов. Например, если цифровой сигнал маршрутизируется по аналоговой заземляющей поверхности, между цифровыми и аналоговыми сигналами может возникнуть шумовая связь.Это сводит на нет всю цель звездной топологии.

Инструмент PDN Analyzer ™ в Altium Designer® позволяет оптимизировать вашу конструкцию, сводя к минимуму проблемы целостности сигнала. Кроме того, интерфейс 3D-дизайна печатной платы, безусловно, может помочь визуализировать ваши проекты. Чтобы узнать больше, поговорите с экспертом Altium сегодня.

.

2-портовый шунтирующий измерительный прибор и собственный контур заземления | 2019-04-05

Двухпортовый шунтирующий метод измерения представляет собой адаптацию 4-проводной системы измерения Кельвина с использованием векторного анализатора цепей (ВАЦ) для измерения очень низких импедансов, порядка милли / микроом. Этот метод становится популярным из-за его важности для измерения импеданса распределительных сетей (PDN). В этой статье мы показываем теорию, лежащую в основе двухпортовых параллельных измерений с использованием векторного анализатора цепей, а также то, как собственный контур заземления вносит погрешность в измерения.Наконец, мы предлагаем решения проблемы контура заземления с результатами измерений. Эта статья получила награду за выдающуюся работу на EDI CON USA 2018.

Двухпортовый шунтирующий измерительный прибор - это золотой стандарт для измерения импеданса в миллиомах при поддержке измерений на очень высоких частотах. Эти возможности делают его идеальным для измерения в сети распределения электроэнергии (PDN). В этой статье показано, как сделать 2-портовый шунт путем измерения с помощью коммерческого векторного анализатора цепей (ВАЦ).К сожалению, это измерение включает нежелательный контур заземления. Если не исправить, контур заземления вносит значительные ошибки.

Рис. 1. Установка для измерения импеданса через 2 порта с использованием коммерческого анализатора цепей Omicron Bode 100 для измерения низких импедансов
(Z DUT << 50 Ом).

Рисунок 2. Эквивалентная принципиальная схема 2-портового параллельного сквозного измерения, показанная на (Рисунок 1)
для измерения R.

На рис. 1 показана стандартная двухпортовая установка для сквозных измерений. На рисунке 2 показана конфигурация схемы для измерения резистора малого номинала при двухпортовом сквозном шунтирующем измерении. Из определения S 21 [1, с. 2-3],

Решая для R, получаем,

, где предполагается, что R 0 = 50 Ом и S 21 << 1 (верно для очень малых величин / сопротивлений импеданса - R << R 0 ).Уравнение 1 менее интуитивно понятно для измерений с 2-портовым шунтом. Другое представление определения S 21 показано в [1, стр. 2],

Уравнение 3 дает такое же значение для S 21 после упрощения. Разница здесь в том, что это дает интуитивное ощущение того, что происходит с S 21 . Знаменатель для ВАЦ постоянный, если импедансы источника и приемника фиксированы. Одно исключение из этого было предложено Стивом Сэндлером в его статье «Расширение полезного диапазона 2-портового шунта за счет измерения импеданса» [2].Здесь источник R 0 увеличивается, чтобы сместить окно измерения. Источник R 0 увеличивается до более высокого значения путем добавления внешнего резистора, скажем, 450 Ом, и теперь Rs становится 500 Ом для 50-омного ВАЦ, предполагая, что интересующий нас частотный диапазон таков, что внешний резистор электрически очень мал. и является сосредоточенным элементом на этой частоте. Что мы здесь делаем, так это то, что мы снизили максимальную мощность, которая может быть получена от ВАЦ, что увеличивает диапазон измеряемых импедансов.Следует отметить, что чувствительность является неотъемлемым свойством ВАЦ и не изменяется.

В уравнении 3 S 21 2 - это полученная мощность в Rx, масштабированная на мощность, которая была бы получена, если бы DUT не присутствовал. Давайте посмотрим, как это повлияет на измерения импеданса двух портов. R = 25S 21 и S 21 увеличивается, когда принимаемая мощность увеличивается.

Любое увеличение принимаемой мощности будет отражено как увеличение измерения R.

Неидеальности

Как и все измерения, двухпортовые сквозные измерения страдают от неидеальности. На рисунке 3 показаны две неидеальности,

  1. Потери в кабеле
  2. Контур заземления

Рис. 3. Неидеальность, добавленная в 2-портовый шунт в результате измерений

Каждый кабель будет иметь потери в кабеле, которые обозначены как сопротивление кабеля на рисунке 3. Все заземления в ВАЦ соединены вместе на ВЧ-заземлении на передней панели.Это приводит к замкнутому контуру заземления в двухпортовом шунте при измерениях, как показано на Рисунке 3.

Проблема контура заземления

Рисунок 4. Формирование синфазного тока из-за контура заземления

На рис. 4 показан альтернативный путь возврата сигнального тока, рассматриваемого как ток синфазного режима. Этот путь был создан добавлением заземления. Если бы этот путь никогда не существовал, весь ток вернулся бы через кабель. Новый путь создал дополнительный путь для тока, который зависит от значения R G .Практически во всех ВАЦ R G << Rcable1b и Rcable2b. Таким образом, дополнительный ток будет намного больше по сравнению со случаем отсутствия этого дополнительного пути. Этот дополнительный ток добавляет больше мощности в приемнике, что вызывает увеличение до S 21 и, в свою очередь, оценочного R, который 25S 21 . Это ошибка измерения и не имеет отношения к фактическому значению R. Таким образом, это будет рассматриваться как ошибка.

Пример

Рисунок 5.Пример оценки ошибки контура заземления

Давайте рассмотрим пример, чтобы оценить, сколько ошибок возникает из-за синфазного тока, создаваемого контуром заземления. На рисунке 5 показан пример, в котором изучаются два случая наличия и отсутствия контура заземления. Небольшое сопротивление (R G = 10 - 15 Ом) помещается в петлю, чтобы имитировать соединение контура заземления, а большое сопротивление (R G = 10 15 Ом) помещается в петлю. для имитации подключения контура заземления.Схема может быть решена с помощью любой программы SPICE для оценки мощности, потребляемой приемником в этих двух случаях,

  1. R G = 10 - 15 Ом
  2. R G = 10 15 Ом

Мы можем использовать уравнение 3 для оценки S 21 . Знаменатель, мощность, потребляемая приемником Rx при отсутствии DUT = 5 мВт (потери в кабеле не учитываются и предполагается, что расширение порта не выполняется путем калибровки) - это максимальная мощность, которая может быть передана от источника.Это постоянная величина по отношению к ВАЦ. S 21 для этих двух случаев составляет

  1. S 21 = = 0,022538
  2. S 21 = = 0,0036841

Как мы и ожидали в случае 1, приемник потребляет больше мощности из-за более высокого синфазного тока. Расчетное значение R из S 21 на основе R = 25S 21 ар,

  1. S 21 = 0,56344
  2. S 21 = 0.092101

Ошибка из-за контура заземления составляет около 460%. Небольшое отклонение в случае 2 связано с нашими приближениями и предположениями. Пример был сделан для DC. Такой же подход можно применить и к корпусу переменного тока. Это оставлено на усмотрение заинтересованных читателей.

Из этого примера ясно, что нам необходимо минимизировать ток синфазного режима, который вносит большую ошибку в измерения при двухпортовом шунтировании.

Способы решения проблемы контура заземления

Рисунок 6.Удаление контура заземления в двухпортовом шунте с помощью схемы измерения импеданса, показанной на рисунке 1.

Рисунок 7. Схема синфазного трансформатора

На рисунке 6 показано решение проблемы контура заземления. Очевидный способ минимизировать ошибку измерения - минимизировать ток синфазного режима. Мы разработали два продукта для минимизации синфазного тока

На рисунке 10 показаны экспериментальные результаты с использованием синфазного дросселя Picotest (J2102A) и полуплавающего дифференциального усилителя (J2113A).

Первый подход заключается во внедрении высококачественного синфазного трансформатора 50 Ом или синфазного дросселя. Как видно из названия, он блокирует ток общего режима. На рисунке 7 показана эквивалентная схема синфазного трансформатора. Синфазный трансформатор построен на ферритовом сердечнике, так что, когда Iout = Iin, индуктивность, передаваемая току, равна нулю. Часть этого тока называется дифференциальным током. Это ток, который способствует нормальной работе.

Когда часть тока проходит через один, но не возвращается через другой, это называется синфазным током.Трансформатор синфазного сигнала имеет очень большую индуктивность для этого потока тока и эффективно его блокирует. Величина блокировки (затухания) сильно зависит от конструкции трансформатора. Поскольку этот трансформатор не должен влиять на нормальную операцию измерения ВАЦ, он должен быть спроектирован таким образом, чтобы полное сопротивление дифференциального тока составляло 50 Ом. Важным моментом является то, что синфазный дроссель не работает при постоянном токе или низкой частоте. Максимальная частота, при которой действует синфазный трансформатор, зависит от сердечника и определяется качеством материала.Мы обнаружили лучшие результаты измерений, когда синфазный дроссель подключен к контуру приемника, как показано на Рисунке 8.

Рисунок 8. Синфазный трансформатор, включенный в двухпортовый шунт через измерительную цепь


Рисунок 9. Полуплавающий дифференциальный усилитель, включенный в двухпортовый шунт через измерительную схему

Рисунок 10. Сравнение методов решения проблемы контура заземления в двухпортовом шунте путем измерения импеданса при измерении
сопротивления 1 мОм

Другой подход к проблеме контура заземления - использование полуплавающего дифференциального усилителя, который показывает большое сопротивление синфазному току.Поскольку это сопротивление, полуплавающий усилитель эффективен и при постоянном токе. Лучшие результаты измерений наблюдаются, когда он подключен к контуру приемника, как показано на Рисунке 9.

Заключение

Сквозное шунтирование с двумя портами - важный метод измерения для измерения очень низкого импеданса. Поскольку импедансы PDN, которые необходимо измерить, уменьшаются из-за более высоких требований к функциональности микросхемы, метод становится все более популярным. В настоящее время обычно рассчитываемое целевое сопротивление PDN находится в миллиомном диапазоне.Однако некоторые усовершенствованные конструкции PDN находятся в диапазоне микроом. Это делает двухпортовое сквозное измерение важным методом для схем PDN.

К сожалению, топология измерения с двумя шунтирующими портами имеет собственный контур заземления. Один из способов решения этой проблемы - разорвать контур заземления. В этой статье предлагаются два метода (синфазный дроссель или полуплавающий дифференциальный усилитель) для размыкания контура заземления. Синфазный дроссель не эффективен при постоянном токе, в то время как полуплавающий дифференциальный усилитель является эффективным решением даже при постоянном токе.Результаты измерений для обоих предложенных решений были представлены, чтобы показать эффективность этих методов. Для точных измерений PDN требуется изоляция контура заземления с плоскими частотными характеристиками и постоянным сопротивлением 50 Вт. Решения общего назначения или самодельные решения могут не обеспечить требуемого плоского сопротивления 50 Ом. Поэтому важно проверить свой изолятор или использовать изолятор, сделанный специально для этой цели.

Обратите внимание, что один из способов уменьшить влияние контура заземления - это минимизировать сопротивление в заземляющих соединениях от ВАЦ к ИУ.


Список литературы

[1] Р. В. Андерсон, «Методы S-параметров для более быстрого и точного проектирования сети», примечания к приложению HP 95-1, февраль 1967 г.

[2] С. М. Сандлер, «Расширение диапазона использования 2-портового шунта за счет измерения импеданса», IEEE MTT-S Lat. Am. Микроу. Конф. (LAMC), стр. 1–3, декабрь 2016 г.

[3] Дж. Й. Чой и И. Новак, «Моделирование и измерение микроомов в PDN», DesignCon 2015

Биография автора (ов)

Anto K Davis получил B.Tech. степень в области электротехники и электроники в Национальном технологическом институте Тричи, Индия, в 2006 году, а также степень магистра технических наук. и к.т.н. Степень в области дизайна электроники от Индийского института науки, Бангалор, Индия, в 2010 и 2015 годах соответственно. Он работал в Huawei Technologies, Бангалор, Индия, с 2006 по 2007 год, и в Brocade Communications, Бангалор, Индия, в 2011 году. Он работал исследователем с докторской степенью в Школе электротехники и компьютерной инженерии Технологического института Джорджии, Атланта, США. США, с января 2016 года по декабрь 2017 года.В настоящее время он работает старшим техническим специалистом в компании Picotest в Бангалоре, Индия (начат в январе 2018 года).

Его доктор философии. Исследования касались методов снижения шума для микропроцессорных сетей распределения питания (PDN) и методов подавления антирезонансных пиков. В настоящее время он исследует стабильность коммутационных и линейных преобразователей в Picotest. Его исследовательские интересы включают: электромагнитную совместимость, целостность питания, анализ стабильности импульсных преобразователей мощности, управление преобразователями мощности, преобразователи с переключаемыми конденсаторами, преобразователи с переключаемыми катушками индуктивности, беспроводную передачу энергии и Интернет вещей.

Стивен М. Сэндлер занимается проектированием энергосистем почти 40 лет. Основатель и генеральный директор Picotest.com, компании, специализирующейся на инструментах и ​​аксессуарах для высокопроизводительных систем энергоснабжения и тестирования распределенных систем, Стив также является основателем AEi Systems, компании, которая специализируется на анализе схем наихудшего случая для обеспечения высокой надежности. отрасли.

Он часто читает лекции и публикует материалы на международном уровне по вопросам целостности электроснабжения и проектирования распределенных энергосистем.Его последние книги включают: Моделирование импульсного источника питания с помощью SPICE (2018) и Power Integrity: Измерение, оптимизация и устранение неисправностей, связанных с параметрами питания в электронных системах (2014). Стив является лауреатом премии Джима Уильямса ACE в номинации «Автор года» (2015), а также наградами DesignCon 2017 и EDICON USA 2017 Best Paper Awards.

.

Смотрите также