Современная электроника №8/2023

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 66 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2023 Особенности выполнения измерений для оценки эффективности подавления помех СФ При выполнении измерений эффек - тивности помехоподавления СФ целе - сообразно ориентироваться на исполь - зование стандартного лабораторного оборудования , в частности , на совре - менные цифровые осциллографы . Измерения в частотной области с использованием ИПС требуют нали - чия соответствующей математической обработки осциллограмм . В современ - ных осциллографах функция быстрого преобразования Фурье ( БПФ ) реализу - ется как базовая , аппаратно - программ - ная платформа осциллографа име - ет достаточную производительность для таких вычислений . Альтернати - вой является использование анализа - торов спектра как отдельных средств измерений . Оценка эффективности СФ в части ослабления импульсных помех осу - ществляется во временн о́ й области . В соответствии с данными ранее опре - делениями её показателей от использу - емых средств измерений следует требо - вать наличие функций автоматических измерений по амплитуде и времени . Осциллографы должны позволять производить операции интегрирова - ния сигналов и другие необходимые элементарные математические опера - ции . Для удобства считывания показа - ний следует использовать курсорные измерения . Учитывая , что основные измерения эффективности подавления помех СФ должны производиться для полосы частот от 9 кГц до 30 МГц [3], к изме - рительной оснастке особые требования не предъявляются . Однако на частотах выше 10 МГц в ней могут проявляться нежелательные резонансные эффекты . Из этого следует , что оснастка должна иметь минимально возможные пара - зитные параметры , а лучшим вариан - том является подключение СФ к изме - рительной установке коаксиальных линий . Также следует отметить , что при подготовке к выполнению рассма - триваемых измерений справедливой является рекомендация [1] по макси - мальному пространственному разнесе - нию входных и выходных проводников СФ , что необходимо для минимизации индуктивно - ёмкостной паразитной связи и переброса электромагнитной энергии в обход цепей фильтра посред - ством механизма ближнего поля . Пример измерений показателей эффективности СФ с использованием осциллографа серии DS70000 компании Rigol Объект исследований и измери - тельное оборудование . Для проведе - ния демонстрационных измерений целесообразно использовать модуль - ный фильтр , предназначенный для работы в трёхпроводных однофазных сетях переменного тока напряжени - ем 220 В . Из имеющихся образцов был выбран фильтр ( рис . 11), предназна - ченный для подавления помех , форми - руемых однофазными электродвигате - лями . Известно [1], что формируемые ими помехи являются широкополос - ными и могут охватывать полосу до 300 МГц . Такие помехи – в особенно - сти при заметном износе щёток элек - тродвигателя – являются весьма интен - сивными . Измеренная амплитудно - частотная характеристика ( АЧХ ) СФ , снятая при выходной нагрузке 50 Ом , представ - лена на рис . 12. При построении АЧХ использовалась схема , представлен - ная на рис . 10 б . Генератор с выходным сопротивлением 50 Ом формировал синусоидальный сигнал с изменяв - шейся частотой , при помощи осцил - лографа измерялись амплитудные напряжения U 1 и U 2 на входе и выходе фильтра . Учитывая (1), а также извест - ные выходное сопротивление генерато - ра и сопротивление нагрузки фильтра , и считая для упрощения сопротивле - ние фильтра Z СФ действительным , мож - но показать , что K N = 0,5(1+ U 1 / U 2 ). Ана - логичные представленным на рис . 12 результаты могут быть получены на осциллографах со встроенным гене - ратором , поддерживающих функ - цию построения диаграмм Боде [14]. Частота среза фильтра по уровню –3 дБ составляет 5,5 кГц . Измерения , результаты которых представлены ниже , также прово - дились по схеме , представленной на рис . 10 б , т . е . имитировались только синфазные помехи . Ключевым элемен - том схемы измерений являлся осцил - лограф DS70504 компании Rigol, име - ющий полосу пропускания 5 ГГц и 4 канала . Необходимая математическая Рис . 11. Фотография модульного сетевого фильтра Рис . 12. Амплитудно - частотная характеристика СФ при выходной нагрузке 50 Ом Рис . 13. Фотография измерительной установки