2.11. Источники помех и шума в кабелях

Шумы обычно индуцируются в кабельных цепях через электростатические (емкостные), магнитные (индуктивные) и резистивные связи. Для снижения этих шумов используют экранирование, скрутку, разнесение подводящих проводов, их соответствующее заземление и хорошую изоляцию.

Экранирование представляет собой защиту сигнальных проводов от шума или нежелательных сигналов.

Рис. 2.23. Типичный экран

Назначением экрана является снижение величины шума, создаваемого в цепях с низким уровнем сигнала электростатическими или индуктивными наводками. экран можно рассматривать как оболочку, окружающую цепь для защиты ее от наводок.

2.11.1. Электростатические наводки

Наводки шумов через электростатические или емкостные связи показаны на рис. 2.24. , Внешний источник шума через емкостные связи C1 и С2 передает шумовой сигнал в линию, в результате суммарный ток создает на резисторах R1? R2 и RL напряжение помех. Сигнал помехи пропорционален длине и сопротивлению проводников кабеля, амплитуде и частоте шумового сигнала и относительному расстоянию от проводников кабеля до источника шума.

Рис. 2.24. Электростатический наведенный шум

Рис. 2.2. Использование экрана для снижения электростатических наводок

Шум из-за электростатической наводки может быть снижен экранированием проводника, отделением от источника шума и скручиванием проводов. По мере увеличения разделения между источником шума и сигнальными проводами наводки снижаются. Скручивание соединительных проводов балансирует емкостную связь, выравнивая значения C1 и С2. Поэтому наводимое на нагрузке напряжение будет одинаковым по величине.

Использование экрана для снижения электростатических наводок показано на рис. 2.25. Наведенные токи текут теперь через экран и возвращаются в землю, вместо того чтобы течь через сигнальные цепи. Когда экран и сигнальный провод на одном конце заземлены, между проводами и экраном будет нулевое напряжение. Поэтому между проводами и экраном не будет тока.

Качество экрана определяет относительная величина емкостей С1 и С2 по сравнению с емкостями С3 и С4. Чем выше качество экрана (возможно использование двух или трех экранов в одном кабеле), тем выше значения С1 и С2 и тем ниже значения С3 и С4. Чем ниже С3 и С4, тем меньше будут наводки в сигнальных кабелях.