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  • Blindagem e aterramentoOs equipamentos eletrnicos em geral so susceptveis a rudos externos de vrias naturezas

  • Blindagem e aterramentoExistem diferentes fontes de rudos externosEMI Electromagnetic Interference

  • Blindagem e aterramentoCompatibilidade Eletromagntica: a habilidade do equipamento de funcionar propriamente no ambiente (na presena de rudo eletromagntico) para o qual foi projetado.A supresso do rudo deve ser feita na fase de projeto.So necessrios 3 componentes para produzir o problema de rudo: uma fonte de rudo, um receptor de rudo e um canal de acoplamento para transmitir o rudo da fonte para o receptor.Existem 3 meios de acoplamento de rudo:

    Condutivo: Um condutor que passa por um ambiente ruidoso, pode captar o sinal esprio e levar ao receptor.Acoplamento pela impedncia comum: Ocorre quando uma corrente de dois circuitos diferentes passam por uma mesma impedncia. Por exemplo o caminho de aterramento comum de dois circuitos.Campos magnticos e eltricos irradiados: Todos os elementos irradiam campos eletromagnticos sempre que houver movimento de carga.

  • Acoplamento eltrico e magntico

    Circuitos equivalentes:

  • Acoplamento capacitivo entre dois condutores

    Circuitos equivalentes:

    Se R ento a tenso induzida depende basicamente das capacitncias

  • Acoplamento capacitivo entre dois condutores

    Circuitos equivalentes:

  • Acoplamento capacitivo entre dois condutores

    Efeito da distncia dos condutores na capacitncia

  • Acoplamento capacitivoUtilizao de cabo blindado, considerando que o condutor fica inteiramente sob a blindagem.

  • Acoplamento capacitivoUtilizao de cabo blindado, considerando que o condutor se estende alm da blindagem.

    Para uma boa blindagem do campo eltrico, necessrio minimizar o comprimento do cabo fora da blindagem e fazer um aterramento nesta blindagem.

  • Acoplamento indutivoDepende da geometria do circuito e das propriedades magnticas do meio contendo o campo. As propriedades magnticas podem ser representadas pelo parmetro de indutncia mtua M.

    Acoplamento magntico entre dois circuitos.

  • Efeito da blindagem em acoplamento indutivoConsidere uma blindagem no magntica. Nesse caso, no muda nem a geometria e nem as propriedades magnticas do meio, ou seja, a blindagem no evita o rudo entrar no condutor. Aterrando a blindagem no vai resolver o problema pelas mesmas razes!!!

  • Efeito da blindagem em acoplamento indutivoA indutncia mtua entre a blindagem e condutor do centro de um cabo coaxial igual a indutncia da blindagem. Nesse caso o circuito equivalente entre a blindagem e o condutor central :

  • Efeito da blindagem em acoplamento indutivoQuando a blindagem aterrada nas duas pontas, uma corrente flui pela mesma. Essa corrente induz uma tenso no condutor interno do cabo coaxial.

  • Efeito da blindagem em acoplamento indutivoSe a corrente na blindagem a mesma que passa pelo condutor, ocorre um cancelamento de campo magntico.

    A esquerda a blindagem conduz uma corrente de mesma intensidade do condutor central. Na direita a blindagem aterrada em um lado apenas.

    Para evitar a radiao de um cabo aterrado em ambos os lados, o cabo deve ser blindado e aterrado em ambos os lados.

  • Como blindar o receptor de campos magnticosA melhor maneira de proteger contra campos magnticos reduzir a rea de loop do receptor.

    Efeito da corrente percorrendo a blindagem

    Quando um circuito aterrado em ambos os lados, apenas uma quantidade limitada de proteo ao campo magntico possvel devido a grande quantidade de rudo no loop de terra.

    Para proteo mxima em baixas freqncias, a blindagem no deve ser um dos condutores de sinal e um lado do circuito deve ser isolado do terra.

  • Dados experimentais:

  • Blindagem eletromagntica

    Campos eltricos so muito mais fceis de blindar que campos magnticosO uso blindagens em um ou mais pontos funciona contra campos eltricosO uso de metais no magnticos em volta de condutores no blinda contra campos magnticos.A chave para blindagem magntica reduzir a rea de loop. Utiliza-se um par tranado ou o retorno de corrente pela blindagem.Para prevenir a radiao de um condutor, uma blindagem aterrada em ambos os lados geralmente utilizada acima da freqncia de corte.Apenas uma quantidade limitada de rudo magntico pode ser blindada devido ao loop de terra formado.Qualquer blindagem na qual flui corrente de rudo no deve ser parte do caminho para o sinal. Utilize uma cabo tranado blindado ou um cabo triaxial em baixas freqncias.A efetividade da blindagem do cabo tranado aumenta com o nmero de voltas por cm.

  • Sistemas de Medio EletrnicosVariveis esprias

    Temperatura, Umidade, Interferncias Eletromagnticas, etc.Podem afetar os circuitos de forma sistemtica ou aleatria.

    Rudo InterferenteResultante da interao do circuito com o meio externo ou com outra parte do circuitoAmenizado ao se diminuir a interao com o meio externo

    Rudo InerenteResultante de propriedades fundamentais dos circuitos

    Rudo Trmico (Johnson or White Noise)

    Rudo Impulsivo ou 1/f (Fliker Noise)

    Rudo Quntico (Shot Noise)

    Amenizado mediante a escolha apropriada dos circuitos

  • Fontes de rudo intrnsecoMesmo que todo o acoplamento de

    rudos externos pudessem ser eliminados, um nvel mnimo de rudo existiria devido a fontes internas.Rudo Trmico: Tem sua origem na agitao trmica de eltrons em resistncias. Tambm conhecido como rudo de resistncia ou Johnson.

    Johnson descobriu que uma tenso no peridica existia em todos os condutores e sua magnitude estava relacionada com a temperatura.

    O rudo trmico est presente nos elementos que apresentam resistncia

  • Rudo trmicoO Rudo Trmico (Johnson or White Noise) consiste no movimento aleatrio de portadores no condutor em funo da energia trmicaDeve-se utilizar valores baixos de resistncias para minimizar o rudo trmico.Pode-se ainda operar em temperaturas mais baixas.O rudo trmico pode ser representado por uma fonte em srie com o resistor.O rudo trmico um rudo branco e portanto uma distribuio normal com a mdia igual a zero.Sabendo que a distribuio gaussiana pode-se estimar o valor RMS do rudo.O valor eficaz da tenso de rudo pode ser estimado como o valor pico a pico da tenso de rudo (desprezando os picos com poucas probabilidades de ocorrncia) dividido por 6. A Figura mostra um exemplo de rudo branco no tempo, onde temos que = V rms = 1V.

  • Banda equivalente do rudoCircuitos no possuem caractersticas ideais de ganho x freq, mas podem ser aproximados

    Para uma rede com funo de transferncia A(f), existe uma banda equivalente de rudo com uma amplitude de transmisso Ao.

  • Banda equivalente do rudo

    Para o circuito passa baixas RC o valor de B /2 ou 1,57 vezes a freqncia de corte (-3 dB).Esse resultado pode ser estendido a qualquer circuito passa baixas de primeira ordem.A tabela ao lado d a relao da banda B pela freqncia de corte fopara circuitos com vrios plos (idnticos). Observe que quando o nmero de plos aumenta, pode-se utilizar a freqncia de corte diretamente, se desprezarmos o erros.

  • Rudo quntico (Shot Noise)Rudo Quntico (Shot Noise)

    Presente em vlvulas e em semicondutores.Em vlvulas o shot noise tem origem na emisso aleatria de eltrons do catodo.Em semicondutores causado pela passagem aleatria de portadores pela regio de deplexo na juno pn.A densidade de potncia para o rudo quntico constante com a freqncia e a amplitude possui distribuio gaussiana, portanto tambm um rudo branco.

    A Equao ao lado mostra que a corrente de rudo pela raiz quadrada da banda uma funo da corrente DC fluindo pelo componente.Medindo-se a corrente pelo componente, pode-se determinar a quantidade de rudo presente.

  • Rudo de ContatoCausado pela flutuao da condutividade, devido a imperfeio nos contatos entre dois materiais.Presente em chaves, rels, contactoras, etc.Tambm ocorre em transistores e diodos devido a contatos imperfeitos. Assim como em resistores, microfones e componentes compostos por partculas moldadas juntas.Tambm conhecido com outros nomes como excess noise em resistores ou flickernoise em vlvulas ou semicondutores (causado pela recombinao aleatria de eltrons e lacunas em semicondutores). tambm denominado de rudo 1/f ou rudo de baixa freqncia pela sua caracterstica intrnseca.O rudo de contato diretamente proporcional ao valor da corrente DC. A densidade de potncia varia com 1/f e a amplitude tem distribuio gaussiana.Sua amplitude pode tornar-se muito elevada em baixas freqncias.Devido a sua caracterstica de 1/f, o rudo de contato usualmente a fonte de rudo mais importante em baixas freqncias.

  • Popcorn Noise ou Burst NoiseCausado por imperfeies no processo de manufatura. Como presena de impurezas um defeito na juno.Presente em semicondutores.Pode ser reduzido se o processo de manufatura for aperfeioado.O popcorn noise causa uma pequena mudana no nvel e sua largura pode variar de microsegundos a segundos. As variaes repetem-se de forma no peridica e acontecem de centenas por segundo a menos que um pulso por minuto.Sua amplitude fixa e tipicamente de 2 a 100 vezes o rudo trmico.A densidade de potncia tipicamente (1/f)n com n tipicamente igual a 2

  • Sistemas de Medio Eletrnicos

    Valor RMS do Rudo

    in(t) = corrente de rudo vn(t) = tenso de rudo

    ( )[ ]=T

    RMS dttiTi nn

    0

    21 ( )[ ]=T

    RMS dttvTv nn

    0

    21

    ( ) ( ) =

    = 11

    22

    RMSRMS n

    n ivP

  • Sistemas de Medio Eletrnicos

    Relao Sinal Rudo (SNR: Signal-to-Noise Ratio)

    =

    rudo do potnciasinal do potncialog10SNR

    Para um sinal vx(t), com valor RMS vxRMS

    (