Пытаюсь найти решение, как избавиться от помех, вызванных земляным контуром.
На верхнем рисунке изображено устройство, представляющее собой приемник аналогового сигнала R, который питается от источника питания (BAT). Смонтированы на шасси, которое является общим проводником. Приемник соответственно имеет другую точку заземления относительно источника (указал в виде доп. сопротивления R1). К тому же источнику питания подключены доп. устройства, вносящие сильные помехи в цепь питания (большие возвратные токи по стойке). Стойка на рисунке обведена пунктиром и не допускает вмешательства в схему. К приемнику подключен источник сигнала (S) 2мя проводами (1.5 метра)- питающим и сигнальным (сопротивление "земляных" проводов обозначил R2, R3). Возвратный сигнальный провод заземлен в приемнике. Соответственно, имеем земляной контур, дающий помехи на входе приемника. На нижней схеме нарисовал 2 потенциальных способа решить проблему с помехами - трансформаторная развязка сигнальной цепи или непосредственное подключение "-" источника сигнала с стойке (обозначил в виде ключа).
Оба способа работают, особенно хорошо трансформаторный. Но хочется от трансформатора избавиться. Есть мысли передавать сигнала в цифровом виде, но проблема в том, что питание источника S в любом случае надо брать от приемника R, соответственно о гальванической развязке оптронами речь идти не может.
Сигнал - единицы килогерц.
Может есть альтернативные способы?

Попробуй в передатчике фильтр по питанию симметричный плюс тококомпенсирующий дроссель, ну и DC-DC гальваноразвязку. Таким образом, передатчик развязан по питанию, а его выход ведется относительно стойки, которая заземлена. Естессно, на выход тоже симметричный фильтр, подогнанный под помеху

Вопрос, что за помехи, если от ключей и прочих переключателей цифровых, ну резкие фронты, >10МГц, то попробуй ферритовые бусины или bead в сигнальных проводах.

Теперь петля разорвана и кондуктивных помех быть не должно.

Помехи как раз в диапазоне полезного сигнала, их не отфильтруешь - надо не пускать. А вот по поводу развязки питания надо подумать.

Может я чёт-а не понял, но синфазная помеха легко давится дифференциальным усилителем.

Это как раз выходной каскад источника сигнала

Я не понял это сообщение.

Я нарисовал схему слева на право, у вас она была справа налево.

Дифференциальный усилитель позволяет исключить влияние любых помех, гуляющих по земляному проводу.
Это широко применяется в профессиональной аудиотехнике, где сигнальные провода длинной по 50 метров.
Концертный мультикор (кишка) - кабель, который имеет несколько десятков экранированных симметричных витых пар, длинной несколько десятков метров.
Между источником и приёмником может быть напряжение помехи несколько вольт.

Вот пример.
V3 - источник полезного сигнала 1кГц 1В.
V4 - помеха 10кГц 1В.
out выход дифференциального усилителя.
Как мы видим помеха на выходе out отсутствует.

На бумажной модели из идеальных компонентов.

Я же написал выше, данный способ используется широко в области аудио, в железе.
Если спектр помехи слишком широк для применяемого ОУ, тогда конечно, подавления не будет.
Автор не указал желаемых качественных параметров устройства приёма и передачи, но для аудио, например, дифференциального включения достаточно всегда.

А может не надо? Даже массовейший дешовый трансформатор даст фору весьма навороченному на рассыпухе иннструментальному усилителю, как по подавлению синфазных, так и по цене. Что касается радикального решения с переходом на цифру, тут уж Вам решать.


А мужики-то и не знали.... Вы добавьте в свою модель, пусть даже не реальный операционник, а хотя-бы реальный разброс резисторов, немного паразитный емкостей на уровне до десятка пик и конечно источник сигнала с ненулевым выходным сопротивлением. Вот уж узнаете много нового о чем не помянули Авторы брошюрок для радиолюбителей.

В свое время использовал вместо вышедшего из строя оптического канала микросхемы ST485. Питание брал от стойки - вроде работает по сей день. Только канал цифровой.

Удивительное упорство

Я не понял, вы говорите о 2-х проводах, но на схеме нарисованы 4 провода. И вы пишете, что вохвратный сигнальный провод заземлен в приемнике, но на схеме между ними резистор R1?

Отнюдь, просто 10 лет радиолюбительства, радиофак и более 25 лет разработки измерительного и связного оборудования.
Посему цитирование прописных решений из букварей в их вульгарной форме как-то не поражает .
Вам предложил, раз уж Вы умеете запускать симулятор, просто слегка приблизить школьную модель к реальности и хотя-бы постфактум осмыслить результат.

Ну и что?
У меня тоже стаж есть, даже немного поболе вашего, и что, мы тут будем меряться пиписьками?
Я занимаюсь разработкой аудиоустройств, и всякие такие штучки передо мной каждый день.
Трансформатор конечно лучше, ни кто спорить не собирается, трансформаторы стоят в дорогих микшерных пультах, а в дешёвых дифференциальные усилители.
Если возможности реального симметричного усилителя достаточны, для данной задачи, зачем лепить огород?
Если же, нужно подавление синфазной помехи на уровне 100дБ, тогда трансформатор.


Ни когда не знаешь, кто на другом конце провода

Диф. усилитель штука хорошая, но давит не так хорошо, как трансформатор (при разумных затратах на схемотехнику). Профессиональная аудиотехника несколько в ином ценовом диапазоне, чем я могу позволить себе. Поэтому сейчас и использую трансформатор.
Уже был предложен вариант развязывать не сигнальные цепи, а питание с помощью изолированных DC-DC. А вот с цифрой без опторазрязки что-то не очень понимаю, как можно от таких контуров избавиться. Если на входе приемника расположить ЦАП, то все равно его аналоговая земля соединяется с цифровой.

PS Резисторы на схеме - это сопротивления проводов.

Вы бы озвучили требования поточнее, какой уровень помехи допустим, и вообще, интересно что это за сигнал?

Только кроме "дешевых", есть еще картинки из букварей одну из которых Вы привели. Картинки имеющие даже к дешевым, но реальным прилично работающим, отдаленное отношение. Ибо, например, только в букварях рисуют дифференциальные усилители с разными входными сопротивлениями по входам и после этого говорят о подавлении синфазных.

Нет не стажем, а только элементарными знаниями. И не меряться, конечно. Делиться.

Ну поясните тогда нам что не так, или вы имеете в виду отсутствие RC цепей и всякого такого, что может оказаться необходимым в реальных условиях?

Вот схема линеек микшерного пульта, реального.


Не только в букварях, но и почти всегда на практике. Могу кучу примеров привести.
Почему разные входные сопротивления, потому, что отношение внутреннего сопротивления земляного контура, к входному сопротивлению ооочень велико, и чтобы небыло разносортицы, ставят одинаковые резисторы, так как ни на что, в данном случае это не влияет.

Вы же модель нарисовали? Дорисуйте ей, то, что я сказал (сопротивление источника сигнала (пусть даже только 600 Ом), резистор в 400 Ом последовательно с резистором делителя на неинвертирующем входе (для имитации 1% разброса Ваших 10K резисторов), ну конденсатор в 10pF с неинвертирующего входа операционника на общий (имитация паразитных емкостей) ), и сразу увидите "что не так", даже на Вашей 10KHz помехе. Ну потом до кучи еще модель реального операционника вставьте. Да и источник помехи это отнюдь не источник с нулевым выходным сопротивлением.


На постоянном токе . У Вас говорите провода длинные и ток переменный? Как там насчет таких слов, как индуктивность и комплексное сопротивление?
А еще зачем-то строят, например, инструментальные усилители, которые даже в классически вульгарном виде из букваря содержат 3 операционника?

Откуда так много, если выход с ОУ, если это терминатор, то всё равно много, а если уж 600 Ом, то кто мешает сделать входное сопротивление усилителя больше.

Разброс сопротивлений конечно влияет, но я несколько раз оговорился, что такая схема подойдёт при условии достаточности величины подавления.

Представленная модель, просто пояснение, а не реальная схема, так как сама задача обрисована приблизительно, без конкретных величин.

Вот это более-менее правильные слова.
Я ведь чего "возник" - Автор такой вариант уже и рисовал, и определенных улучшений, естественно, добился. После чего Вы зачем-то выкатили эту-же схемку и "подкрепили" еще зачем-то идеальной моделью на которой помеха идеально, как в букваре, и задавилась. Вот я и не выдержал .


Так Вы вроде о звукотехнике речь вели?

Это, опять таки в идеале а в реале, разве только на постоянном токе. А уж если операционник работает на заметную комплексную нагрузку в виде длинной линии, то там столько интересного гнусно-неидеального появляется

Выше схема промышленного пульта, всё прекрасно работает, вопросы можно задать им.
По индуктивности и комплексному сопротивлению, я писал выше, провода - витая пара в экране, не мне вам объяснять, что там уже взаимная индуктивность и дифференциальная линия, и по этому параметру симметрична.
Инструментальный усилитель, применяется в том же пульте с картинки, только не на 0дБ входах, а на микрофонных, с чувствительностью 5мВ.



Его схему можно понять двояко, вы поняли так, я иначе, тем более, что там на схеме снизу в ОУ проводник земляной входит, как бы подтверждая, что включение со стороны приёмника не дифференциальное.

zltigo Ну вот и договорились, мне пора идти вино пить.

Зато, мене приходится Вам напоминать, что лично Вы помянули "внутреннего сопротивления земляного контура". В Ваш земляной контур входит тот самый "экран" - посему слова даже слова "витая пара", не говоря уже о последующих, поминать не надо.



Это правильное решение.

Извиняюсь, что вмешиваюсь в вашу дискуссию Не привел подробного описания сигналов и требований к подавлению помех как раз для того, чтобы избежать споров по конкретной схемотехнике, что неоднократно наблюдал в подобных темах - не получилось. Просто хочу узнать методы решения подобных задач без углубления в вопрос, а то знаете, как бывает, зациклишься в одном направлении, а элегантное решение оказывается совсем рядом, но в другую сторону смотреть надо было

Применяю нижнюю схему, но со своим источником питания. И всё равно помехи лезут, но конечно их гораздо меньше.

а помехи то на какой частоте идут ВЧ?

Да те же килогерцы от оборудования, подключенного к этой стойке.

Так а что получилось при питании от DC-DC конвертера?

Предложенного изолирующего? Пока не найду с адекватной ценой (1Вт, 12В). И есть одна проблема - узкий диапазон входного напряжения у тех, что я нашел.

Вы так и не разьяснили насчет количества проводов. Если проводов 4, то никакой проблемы с помехами быть не должно, если только на входе приемника используется дифференциальный усилитель, о чем писали ниже. Нет необходимости в изолированном источнике. Если же проводов всего 2, и по ним вы передаете и питающее напряжение, и сигнал, то это другое дело. тогда действительно от помехи непросто избавиться.

Я использую LT1777, правда степдаун, вам может не совсем подойдет. Но у него можно задать крутизну фронтов. Помех вч от крутых фронтов вообще нет. Питаю им чувствительную аналоговую часть, естественно с фильтрами и всей обвязкой

С другой стороны я согласен с тем, что если вход дифференциальный, то помех быть не должно. Если только CMRR у входного усилителя оочень хреновый. Хотя и при 60дб, если вч помеха в 1в, то это 1 мВ...довольно много для измерительной техники.

Я имел ввиду 2 кабеля - сигнальный и питающий (в каждом из них по 2 провода). Вход приемника не дифференциальный, сигнальный "-" заземлен на стойку. Оттуда и помехи. Дифференциальный вход у выходного усилителя источника сигнала. Я так понимаю, что нужно на конце сигнального кабеля (возле приемника) ставить еще диф.усилитель, с резисторными сборками для обеспечения высокого CMRR.



Я вообще-то имел ввиду изолирующий DC/DC, а так обычно использую связку DC/DC и малошумящий LDO, питание очень чистое получается.

Если в этот раз я правильно понял Вашу апликацию, то вам необходимо включить в цепь возвратного тока 2 последовательных common mode choke, как показано на рисунке. Тогда помеха поступит в той же самой фазе на оба входа и скомпенсирует сама себя.

Спасибо, но только в этом случае, я поменяю 1 трансформатор на 2.

Я так и не смог понять схему подключения.
Объясните пожалуйста, что за провод, который я пометил красным.

Это сигнальный общий провод, замкнутый в приемнике на общий питающий провод (стойку).

Всё понятно, у вас не дифференциальное включение.
Вот дифференциальное включение, пост №4 http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=797441
Имеет значение дифференциальный вход, а дифф выход не так важен.

А какой вообще смысл в четвертом проводе? если один вход приемника соединен с минусом питания, то вам нужно только 3 провода: земля, питание и сигнал?



А какой вообще смысл в четвертом проводе? если один вход приемника соединен с минусом питания, то вам нужно только 3 провода: земля, питание и сигнал?
Вообще-то я думаю что оптимальное решение для вашего случая - это все-тани 4 провода, одна пара для питания, а вторая для сигнала. Вы должны добавить дифференциальный усилитель на входу Вашего приемника, конструктивно как можно ближе к нему. Выход этого усилителя (одиночный, не дифференциальный) должен соединяться коротким проводом со входом приемника.

Вообще-то я думаю что оптимальное решение для вашего случая - это все-тани 4 провода, одна пара для питания, а вторая для сигнала. Вы должны добавить дифференциальный усилитель на входу Вашего приемника, конструктивно как можно ближе к нему. Выход этого усилителя (одиночный, не дифференциальный) должен соединяться коротким проводом со входом приемника.

Вот как раз такой вариант прорабатывается, осталось грамотно подойти к вопросу внешних элементов усилителя для максимизации CMRR.

для диффиренциального усилиталя, схему которого привел korolkov24, CMRR равно погрешности резисторов. То есть примените 1% резисторы - получите 2% разбаланс (один резистор в паре пойдет в минус, другой в плюс), то есть 34dB. Примените 0.1% - получите 54dB. Естественно сопротивление резисторов должно быть достаточно большим чтобы пренебречь сопротивлением проводов и выходным сопротивлением усилителя на стороне передатчика.

Яволь, конечно, только изолирующие флай бэк и малошумящий стабилизатор. Прошу прощения, стормозил



Не знаю, но на ум приходят AD620 или AD8221 и никаких подгонок резисторов. Опять туплю?

Имеются в виду резисторы, задающие коэффициент усиления.



Я тут вычитал, что при использовании резисторных сборок можно получить разброс намного меньший погрешности ряда. Например, в сборке 1% резисторов, отличия между резисторами в сборке много меньше 1%.

Надо бы определиться какой уровень помех допустим, возможно и 2% погрешности достаточно.
В авто усилителях применяется простой дифференциальный усилитель, с 1% резисторами и помех неслышно вообще, хоть там те же проблемы что и у вас.
Для авто усилителя уровень подавления 30дБ достаточен, возможно и вам сойдёт.

Я как раз в даташите на звуковой усилитель (MAX9722) вычитал, что использованием резисторов 0.1% в виде сборки можно получить более 60дБ CMRR.

Да, в пределах одной партии разброс кажется небольшим и обычно смещен в одну сторону.
Серьезные производители дают полную картину в даташитах. разброс параметров подчиняется т.н. нормальному распределению. График этой функции имеет колоколообразную форму, похож на резонансную характеристику добротного контура. Грубо говоря, в партии из 1000 резисторов с номинальным допуском в 1% будет 800 с допуском 0.3%, 150 - с допуском 0.6% и 50 шт почти процент. И вся партия может быть чуть смещена по центру "резонанса" в плюс или в минус.
Потому, при единичном производстве можно резисторы подобрать. В серии приходится рассчитывать на вот те, 50 худших, либо вводить подстройку.

Это понятно, но там имелось ввиду, что в одной сборке разница между резисторами много меньше точности самой сборки. Собственно, в диф. усилителях и требуется, чтобы разница между резисторами была минимальной (т.е. входные резисторы д.б. равны, то же касается резисторов в ОС).

Почему бы вам не попробовать дифференциальную схему с любыми резисторами, которые попадутся под руку?
Как я понял, вы не пробовали использовать дифференциальное включение, надо испытать, возможно всё устроит.

Предпочитаю вначале анализировать все возможные варианты и математически (хотя бы ориентировочно) прикинуть потенциальный результат перед тем, как браться за паяльник.

Ну, вариантов только два, дифференциальное включение без трансформатора и дифференциальная линия с трансформатором.
С трансформатором наилучший вариант, как я понял, вы его пытались попробовать, но из-за неправильного включения результата не получили, просто дифференциальная схема хуже, и разброс номиналов сильно влияет, но проще и для аудио применений более чем достаточна, в большинстве случаев.

Сейчас заново прочитал первый пост, вы пишите, что вмешательство в схему приёмника недопустимо, но ведь нам нужно знать как устроен вход приёмника.
На вашей иллюстрации ни чего не понятно, то есть входной части схемы нет и совсем не понятен вход, симметричный он или нет.
Без этих данных ни кто не сможет найти правильное решение, к тому же, неизвестны требования или хотя бы что это такое, что за устройство?

Не совсем так. Я сейчас УЖЕ использую трансформатор и получаю требуемое шумоподавление. Просто "предложили" найти способ убрать трасформатор, находящийся в сигнальной линии. Приемник имеет вход, изображенный мной на рисунке - усилитель с НЕсимметричным входом.Один из входов приемника заземлен. Требуется подавление минимум 60 дБ, но в серийном производстве.