ỨNG DỤNG TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ ĐỂ LOẠI TRỪ NHIỄU VÔ TUYẾN VÀ CÁC HIỆN TƯỢNG XUẤT HIỆN TỨC THỜI

MỤC LỤC
ỨNG DỤNG TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ (EMC) ĐỂ LOẠI TRỪ
NHIỄU TẦN SỐ VÔ TUYẾN VÀ CÁC HIỆN TƯỢNG
XUẤT HIỆN NHẤT THỜI
Từ năm 1996, sự quan tâm đến việc loại trừ điện từ đã được tăng lên với
các quy định về tương thích điện từ (EMC) của Liên minh châu Âu đối với các
sản phẩm thương mại bao gồm cả hai yếu tố bức xạ và khả năng miễn nhiễm.
Trong khi đó, mạch kỹ thuật số là góp phần chính tạo ra sóng bức xạ, mạch
tương tự mức thấp là mối quan tâm chính liên quan đến tính nhạy cảm tần số
vô tuyến (RF). Tuy nhiên, mạch kỹ thuật số dễ dàng bị ảnh hưởng bởi hiện
tượng điện áp cao nhất thời chẳng hạn như sự phóng tĩnh điện (ESD) hơn là bị
ảnh hưởng bởi tần số vô tuyến.
Khả năng miễn nhiễm được định nghĩa là khả năng của một sản phẩm
hoạt động mà không bị ảnh hưởng trong sự hiện diện của một rối loạn điện từ.
Ngược với khả năng miễn nhiễm là tính nhạy cảm, đó là xu hướng của một
thiết bị trục trặc hoặc biểu hiện sự suy giảm hiệu năng trong sự hiện diện của
một nhiễu loạn điện từ.
Phần này bao gồm các thiết kế của hệ thống điện tử có khả năng miễn
nhiễm. Khả năng miễn nhiễm tần số vô tuyến, miễn nhiễm các hiện tượng xuất
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
1
hiện nhất thời, và miễn nhiễm đối với rối loạn dòng điện đều được trình bày.
Rõ ràng rằng không phải tất cả các thiết bị cần phải được thiết kế cho cùng một
mức độ miễn nhiễm. Trong việc lựa chọn một mức độ miễn nhiễm thích hợp, ta
nên xem xét đến việc sử dụng của sản phẩm, những hậu quả tiềm tàng của một
sự cố, sự mong đợi của người sử dụng, môi trường điện từ mà sản phẩm sẽ
được sử dụng, cũng như bất kỳ yêu cầu quy định có khả năng áp dụng.
Ngay cả khi sản phẩm không yêu cầu đáp ứng các yêu cầu miễn nhiễm
(ví dụ, một sản phẩm thương mại chỉ được bán trên thị trường ở Hoa Kỳ), thì
vẫn sẽ là khôn ngoan để thiết kế và thử nghiệm nó cho khả năng miễn nhiễm để
tránh thất bại và để giữ cho người sử dụng hài lòng. Do đó, tất cả các sản phẩm

nên được thiết kế và thử nghiệm đối với các mức độ bức xạ, các hiện tượng
xuất hiện nhất thời và khả năng miễn nhiễm đường điện nhỏ nhất.
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
2
CHƯƠNG 1: CÁC TIÊU CHUẨN VỀ CHẤT LƯỢNG
Một trong những vấn đề phát sinh liên quan đến yêu cầu miễn nhiễm và
kiểm tra (có nghĩa là không phải là một vấn đề đối với sự phát xạ) là những gì
tạo nên sự hỏng hóc. Tất cả chúng ta đều có thể đồng ý rằng nếu trong quá
trình thử nghiệm miễn nhiễm sản phẩm bị hư hỏng hoặc trở nên không an toàn,
thì đó là một sản phẩm thất bại. Tuy nhiên, sự thiếu hụt thiệt hại thực tế hoặc
sản phẩm trở nên không an toàn, có rất nhiều nguyên nhân khác nhau cho sự
thất bại đó. Ví dụ, nếu trong thời gian thử nghiệm miễn nhiễm của một bộ phát
truyền hình, màn hình hiển thị phá vỡ tổ chức theo chiều dọc và màn hình hiển
thị màn hình cuộn theo chiều dọc một lần hoặc hai lần, là một sản phẩm thất
bại? Những người khác nhau có thể có câu trả lời khác nhau cho câu hỏi đó.
Tiêu chuẩn miễn nhiễm của Liên minh châu Âu xác định ba tiêu chí thất
bại. Mỗi cuộc kiểm tra miễn nhiễm sau đó xác định một trong ba tiêu chí được
áp dụng để mà kiểm tra. Ba tiêu chí như sau (EN 61000-6-1, 2007):
Tiêu chuẩn A: Thiết bị sẽ tiếp tục hoạt động như dự định trong và sau
khi kiểm tra. Không có sự xuống cấp về hiệu suất hoặc mất chức năng được
cho phép.
Tiêu chuẩn B: Các thiết bị sẽ tiếp tục hoạt động như dự định sau khi thử
nghiệm. Sau khi kiểm tra không có sự xuống cấp về hiệu suất hoặc mất chức
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
3
năng được cho phép. Trong thời gian thử nghiệm, sự xuống cấp về hiệu suất
được cho phép. Tuy nhiên, không có sự thay đổi trạng thái hoạt động hoặc thay
đổi dữ liệu được lưu trữ.
Tiêu chuẩn C: tạm thời mất chức năng cho phép, cung cấp chức năng tự
phục hồi hoặc có thể được phục hồi bằng các hoạt động điều khiển.

Tiêu chuẩn A là áp dụng đối với miễn nhiễm tần số vô tuyến, tiêu chuẩn
B được áp dụng để miễn nhiễm hiện tượng nhất thời cũng như trong trường
hợp của một số rối loạn đường dây điện, và Tiêu chuẩn C được áp dụng trong
trường hợp bị sụt áp và bị gián đoạn nghiêm trọng.
CHƯƠNG 2: LOẠI TRỪ NHIỀU TẦN SỐ VÔ TUYẾN
Nhiễu tần số vô tuyến (RFI) có thể là một vấn đề nghiêm trọng cho tất
cả các hệ thống điện tử, bao gồm cả thiết bị giải trí gia đình, máy tính, xe ô tô,
thiết bị quân sự, các thiết bị y tế, và thiết bị điều khiển quá trình công nghiệp
lớn.
Tồn tại tiêu chuẩn miễn nhiễm tần số vô tuyến để kiểm soát hoặc hạn
chế tính nhạy cảm của một sản phẩm với trường điện từ. Ở tần số cao, điển
hình là 50 MHz hoặc cao hơn, năng lượng điện từ dễ dàng ghép trực tiếp vào
thiết bị và (hoặc) cáp của nó. Ở tần số thấp hơn, thường 50 MHz hoặc ít hơn,
hầu hết các sản phẩm không đủ lớn để là bộ phận thu hiệu quả năng lượng điện
từ. Kết quả là, sự ghép điện từ hầu như luôn luôn xảy ra với các dây cáp tại các
tần số này. Dây cáp sẽ là các ăng-ten thu hiệu quả khi chúng bằng một phần tư
hoặc một nửa độ dài bước sóng. Tại tần số 50 MHz, một nữa bước sóng một là
bằng 3m.
Để lộ 3m cáp đến một trường điện từ đồng nhất là một thử nghiệm khó
khăn để thực hiện, nó đòi hỏi một phòng thử nghiệm lớn và thiết bị đắt tiền. Do
đó, việc kiểm tra được thực hiện bằng cách đưa một điện áp vào dây dẫn của
cáp để mô phỏng thiết bị thu trường điện từ. Đây được gọi là "thử nghiệm miễn
nhiễm truyền tải điện", và thực sự chỉ là thử nghiệm miễn nhiễm bức xạ.
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
4
Các tiêu chuẩn miễn nhiễm tần số vô tuyến rf cho các sản phẩm thương
mại thường yêu cầu sản phẩm hoạt động đúng mà không bị xuống cấp (tiêu
chuẩn hiệu suất A) khi tiếp xúc với một điện áp tần số vô tuyến 3V (đối với các
sản phẩm thương mại / khu dân cư) hoặc 10V (đối với thiết bị công nghiệp)
(EN 61000-6-1, 2007). Kiểm tra cũng phải được áp dụng cho các loại cáp tín

hiệu, cáp dòng điện một chiều và dây dẫn trên mặt đất nếu chúng hơn 3m
chiều dài. Điện áp được áp dụng như một điện áp mode chung đến các dây dẫn
cáp. Đối với cáp không được bao bọc, điện áp là được ghép thành dây dẫn
thông qua một trở kháng mode chung 150
Ω
(trở kháng nguồn 50
Ω
của máy
phát điện cộng với một điện trở 100n
Ω
đến mỗi dây dẫn, trong đó n là số
lượng dây dẫn trong cáp). Đối với đường dây được bao bọc, điện áp là ghép
trực tiếp đến lớp bảo vệ thông qua một điện trở 150
Ω
(50
Ω
trở kháng nguồn
của máy phát điện cộng với một điện trở 100
Ω
).
Tiêu chuẩn miễn nhiễm tần số vô tuyến bức xạ cho các sản phẩm thương
mại thường yêu cầu sản phẩm hoạt động đúng mà không xuống cấp (tiêu chuẩn
hiệu suất A) khi tiếp xúc với một điện trường 3V/m (đối với các sản phẩm
thương mại / khu dân cư) hoặc 10 V/m (đối với thiết bị công nghiệp). Cường
độ trường cao hơn (lên đến 200 V/m) được áp dụng cho các sản phẩm ô tô và
quân sự.
2.1. Môi trường tần số vô tuyến
Cường độ điện trường tại một điểm có khoảng cách d từ máy phát có thể
dễ dàng được tính toán. Giả sử một bức xạ đẳng hướng nhỏ (bức xạ như nhau
trong mọi hướng), mật độ công suất P ở khoảng cách d bất kỳ từ nguồn là bằng

công suất bức xạ hiệu dụng (ERP) chia cho diện tích bề mặt của một hình cầu
có bán kính bằng với khoảng cách d, hay

2
ER ER
4
sphere
P P
P
A d
π
= =
× ×
(1)
Mật độ công suất P(đơn vị watt trên mỗi mét vuông) là bằng kết quả của
điện trường E nhân từ trường H. Trong trường hợp của trường xa, E/H bằng
120
π
(377
Ω
). Thay vào (1) và tính E cho
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
5

30 ERP
E
d
×
=
(2)

Với ERP là công suất phát nhân với độ khuếch đại anten. Đối với máy
phát cầm tay nhỏ độ khuếch đại ăng-ten thường có thể được giả định là duy
nhất. Đối với một ăng-ten lưỡng cực, độ khuếch đại bằng 2,14 dB hoặc một hệ
số của 1,28 với một bức xạ đẳng hướng.
Biểu thức (2) được áp dụng cho hệ số truyền FM. Với thiết bị phát AM,
thì nhân biểu thức (2) với hệ số 1,6 để tính toán cho các đỉnh điều chế (giả sử
điều chế 80%).
Ví dụ, một trạm FM 50.000W sẽ tạo ra một cường độ điện trường 0,77
V/m tại một khoảng cách là 1,6 km (khoảng 1 dặm). Tuy nhiên, một điện thoại
di động 600 mW tạo ra một cường độ điện trường 4,24 V/m ở khoảng cách 1
m. Như vậy có thể kết luận từ ví dụ này, các máy phát công suất thấp gần đó
thường gây ra một mối đe dọa thiết bị điện tử hơn so với các máy phát công
suất cao ở xa.
Ở khu công nghiệp Canada, sau khi khảo sát môi trường vô tuyến ở
Canada, đã kết luận rằng cường độ điện trường tối đa dự kiến trong khu vực đô
thị và ngoại ô dao động từ 1 đến 20 V / m trong dải tần số từ 10 kHz đến
10.000 MHz (Công nghiệp Canada, 1990).
Mạch kỹ thuật số thường không dễ bị nhạy cảm với năng lượng bức xạ
tần số vô tuyến rf trừ khi cường độ trường là trên 10 V/m. Tuy nhiên, mạch kỹ
thuật tương tự mức thấp bao gồm cả điều chỉnh điện áp thường rất dễ bị nhạy
cảm với bức xạ tần số vô tuyến rf ở mức 1 đến 10V/m.
2.2. Hiệu chỉnh âm thanh (Audio Rectification)
Tính nhạy cảm tần số vô tuyến thường liên quan đến việc hiệu chỉnh âm
thanh. Hiệu chỉnh âm thanh là sự phát hiện vô tình (sự hiệu chỉnh) năng lượng
tần số vô tuyến rf ở tần số cao bởi một yếu tố phi tuyến tính, trong một mạch
có tần số thấp. Khi một tín hiệu tần số vô tuyến rf đã được điều chế gặp một
thiết bị phi tuyến (như tiếp giáp base và emitter của một transistor lưỡng cực),
tín hiệu được chỉnh lưu và sự điều chế xuất hiện trong mạch. Trong trường hợp
của một tín hiệu tần số vô tuyến rf không được điều chế, một điện áp dc bù đắp
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25

6
sẽ được tạo ra. Trong trường hợp của một tín hiệu tần số vô tuyến rf đã được
điều chế, một điện áp ac tương đương với tần số điều chế sẽ xuất hiện trong
mạch. Điện áp dc bù đắp, hoặc tần số điều chế, thường là với dải thông của
mạch kỹ thuật tương tự tần số thấp và do đó có thể gây nhiễu. Các ví dụ điển
hình của việc này là đài phát thanh dãi thành phố 27 MHz gây giao thoa với hệ
thống gia đình có tính trung thực cao hoặc các hệ thống âm thanh stereo.
Hiệu chỉnh âm thanh có thể xảy ra trong các mạch audio/video, chẳng
hạn như hệ thống âm thanh nổi, điện thoại, micro, bộ khuếch đại, truyền hình,
và cũng như trong hệ thống kiểm soát thông tin phản hồi tần số thấp như điều
chỉnh điện áp, cung cấp điện, hệ thống điều khiển quá trình công nghiệp, cảm
biến nhiệt độ và áp suất và trong một số trường hợp hiếm hoi ngay cả trong các
mạch kỹ thuật số. Trong các trường hợp trước đây, tín hiệu tần số vô tuyến rf
giải điều chế thường nghe hoặc nhìn thấy, trong các trường hợp sau tín hiệu tần
số vô tuyến rf giải điều chế tạo ra điện áp bù dc hoặc tần số thấp trong các hệ
thống điều khiển mà rối loạn chức năng điều khiển.
Đối với hiệu chỉnh âm thanh là một vấn đề mà có hai điều sau đây phải
xảy ra:
• Thứ nhất, năng lượng tần số vô tuyến rf sẽ được thu.
• Thứ hai, nó phải được chỉnh lưu.
Loại bỏ một trong hai điều trên thì hiệu chỉnh âm thanh sẽ không xảy ra.
Năng lượng tần số vô tuyến rf là thường được thu bởi các loại cáp và
trong một số trường hợp tần số rất cao, thì được thu bởi các mạch chính nó.
Trong hầu hết trường hợp, sự phát hiện xảy ra trong các tiếp giáp pn đầu tiên
mà năng lượng tần số vô tuyến rf bắt gặp. Trong trường hợp hiếm hoi, phát
hiện có thể do các đặc tính chỉnh lưu của một mối hàn xấu hoặc một kết nối
mặt đất kém.
Các mạch quan trọng nhất thường là mạch kỹ thuật tương tự mức thấp
như các bộ khuếch đại và mạch điều chỉnh điện áp tuyến tính.
2.3. Kỹ thuật giảm nhẹ nhiễu tần số vô tuyến

Cả hai bức xạ tần số vô tuyến rf và thực hiện loại trừ tần số vô tuyến rf
được xử lý bằng cách sử dụng các kỹ thuật tương tự, bởi vì chúng là cả hai hình
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
7
thức của ghép bức xạ điện từ. Hình 1 cho thấy một ví dụ về một mạch điển
hình cần được bảo vệ khỏi nhiễu tần số vô tuyến RFI. Nó bao gồm một bộ cảm
biến, dây cáp không được bao bọc, và bo mạch in (PCB). Cáp thường thu năng
lượng tần số vô tuyến rf, ở cả hai mode chung và mode riêng. Mạch cảm biến
và các mạch PCB, sau đó hiệu chỉnh lại tín hiệu.
Hình 1: Ví dụ về loại trừ tần số vô tuyến
Các dây cáp này có thể được bảo vệ tránh khỏi việc thu năng lượng tần
số vô tuyến rf bằng cách sử dụng cặp xoắn (mode riêng), cũng như cuộn cảm
kháng mode chung (mode chung), hoặc bằng cách che chắn (cả hai mode). Đối
với nhiều sản phẩm tần số nhạy cảm nhất là những tần số mà tại đó các dây cáp
bị cộng hưởng. Bộ lọc thích hợp tại cảm biến hoặc bo mạch in ở cuối của dây
cáp, hoặc tại các thiết bị tạo ra hiệu chỉnh có thể bỏ qua năng lượng tần số vô
tuyến rf và do đó loại bỏ được vấn đề.
Kỹ thuật giảm thiểu nhiễu tần số vô tuyến RFI có thể và nên được áp
dụng:
• Ở cấp thiết bị.
• Ở dây cáp.
• Ở lớp vỏ thiết bị.
2.3.1. Bảo vệ ở cấp thiết bị
Khử nhiễu RFI nên bắt đầu ở cấp thiết bị và sau đó có thể được bổ sung
với việc bảo vệ ở cấp vỏ thiết bị và dây cáp. Các mạch quan trọng nhất là
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
8
những mạch hoạt động ở các mức tín hiệu thấp nhất, và những vị trí gần nhất
với các đầu vào/ ra (IO) của cáp.
Giữ tất cả vùng lập tín hiệu quan trọng càng nhỏ càng tốt, đặc biệt là các

mạch đầu vào và mạch hồi tiếp của các bộ khuếch đại mức thấp. IC nhạy cảm
cần được bảo vệ với bộ lọc tần số vô tuyến rf trực tiếp tại đầu vào của chúng.
Bộ lọc thông thấp R-C bao gồm một trở kháng mắc nối tiếp (ferrite bead, điện
trở, cuộn cảm) và một tụ điện mắc song song nên được sử dụng ở đầu vào cho
các thiết bị nhạy cảm, như trong hình 2, để chuyển hướng dòng tần số vô tuyến
rf tránh xa thiết bị và ngăn chặn hiệu chỉnh âm thanh.
Hình 2: Bộ lọc RFI ở đầu vào thiết bị nhạy cảm
Một bộ lọc RFI hiệu quả có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một
thành phần nối tiếp với một trở kháng từ 50 đến 100 Ohm và một thành phần
mắc song song (thường là một tụ điện) với một trở kháng một vài ohms hoặc ít
hơn, cả hai được xác định ở tần số quan tâm.
Điện trở có thể được sử dụng cho các phần tử nối tiếp nơi sụt áp điện áp
dc là chấp nhận được. Tại tần số trên 30 MHz, hạt ferrite làm việc tốt và không
có bất kỳ sụt áp dc nào.
Dưới khoảng 10 MHz, cuộn cảm có thể được sử dụng bởi vì thành phần
mắc nối tiếp nên có một trở kháng 5-10Ohm. Chúng ta hãy xem xét trường hợp
trở kháng mắc nối tiếp là 62,8 Ohm. Độ lớn của các điện kháng cảm ứng có thể
được viết như sau
2 62.8
L
X fL
π
= =
(3)
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
9
Hoặc
10fL =
(4)
Do đó, chọn một cuộn cảm là kết quả của tần số và điện kháng tương

đương với 10, ví dụ cho 10mH tại tần số 1Mhz hoặc 1mH tại 10Mhz.
Bảng 1: Trở kháng của tụ điện lý tưởng
Trong một số trường hợp, chỉ cần một tụ điện mắc song song là hiệu
quả, với các thành phần mắc nối tiếp là điện cảm của các đường đi cáp hoặc
boa mạch in.
Bảng 1 liệt kê các giá trị trở kháng của tụ điện lý tưởng (không có điện
cảm mắc nối tiếp hoặc điện trở) ở tần số khác nhau. Trong dải tần số từ 80 đến
1000 MHz (phạm vi tần số mà Liên minh châu Âu (EU) yêu cầu kiểm tra tính
miễn nhiễm bức xạ được thực hiện), 1000 pF là một giá trị có hiệu quả cho một
tụ điện lọc tần số vô tuyến rf, với trở kháng khác nhau, từ 0,16 đến 1,99 Ohm.
Đối với các tần số thấp hơn dẫn tới các vấn đề miễn nhiễm, tụ điện giá trị lớn
hơn có thể được yêu cầu sử dụng.
Bởi vì các thành phần mắc song song của bộ lọc nên có một trở kháng
khoảng một vài ohms hoặc ít hơn, chúng ta hãy xem xét trường hợp trở kháng
là 1,6Ohm. Độ lớn của trở kháng điện dung sau đó sẽ được tính
1
1.6
2
C
X
fC
π
= =
(5)
Hoặc

0.1fC =
(6)
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
10

Để có hiệu quả, các tụ điện mắc song song phải được gắn kết với dây
dẫn ngắn, hầu như bằng không. Điều này là cực kỳ quan trọng và không thể
không được chú trọng quá mức. Các thiếu sót của nhiều bộ lọc là điện cảm mắc
nối tiếp với các tụ điện mắc song song. Cảm kháng này bao gồm các dây dẫn
boa mạch in được sử dụng để kết nối các tụ điện giữa đầu vào thiết bị nhạy cảm
và mass, cũng như cảm kháng của các tụ điện chính nó.
Hình 3: Bộ lọc RFI đặt vào tiếp giáp base-emiter của bộ khuếch đại
transistor
Đối với trường hợp bộ khuếch đại transistor dẫn lưỡng cực, chỉnh lưu
năng lượng tần số vô tuyến rf thường xảy ra ở tiếp giáp base-emitter. Hình 3
cho thấy một ví dụ về một bộ lọc R-C kết nối bajơ và emitter của transistor.
Hình 3 đến hình 5, thành phần lọc mắc nối tiếp được thấy như trong hình là
một điện trở, tuy nhiên, thành phần mắc nối tiếp này cũng có thể là một hạt
ferrite hoặc một cuộn cảm như thảo luận trước đó.
Trong trường hợp của hầu hết các bộ khuếch đại mạch tích hợp, đầu vào
tiếp giáp base-emitter của transistor là không thể truy cập vào các chân của
mạch tích hợp (IC). Trong những trường hợp này, một bộ lọc tần số vô tuyến rf
phải được áp dụng trên các đầu vào thiết bị để giữ năng lượng tần số vô tuyến
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
11
rf vào một vùng. Hình 4 cho thấy bộ lọc RFI áp dụng cho đầu vào của một bộ
khuếch đại thuật toán.
Hình 4: Bộ lọc RFI áp dụng cho đầu vào bộ khuếch đại thuật toán.
Một số các bộ khuếch đại IC (ví dụ, AD620 ) cung cấp truy cập trực tiếp
đến các đầu vào base và emitter của transistor, để người dùng có thể áp dụng
bộ lọc tần số vô tuyến rf trực tiếp trên các tiếp giáp base-emitter như được thấy
trong hình 5.
Hình 5: Bộ khuếch đại thiết bị IC với bộ lọc RFI áp dụng trực tiếp trên
đầu vào các tiếp giáp base-emitter của transistor
Một cảm biến từ xa, như trong hình 1, có chứa các thiết bị phi tuyến

(transistor, diode, bộ khuếch đại trạng thái rắn, v.v ) cũng có thể cần được bảo
vệ để ngăn chặn hiệu chỉnh âm thanh. Dây của cảm biến hoạt động như ăng-ten
thu, và tiếp giáp pn của cảm biến hoạt động như các bộ chỉnh lưu. Trong cả hai
trường hợp cảm biến và boa mạch in, ở cuối cáp sẽ yêu cầu các bộ lọc để ngăn
chặn hiệu chỉnh âm thanh. Hình 6 cho thấy bộ lọc RFI áp dụng cho một bộ mã
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
12
hóa quang học bao gồm một dicode phát sáng (LED) và phototransistor. Bộ lọc
này sử dụng các hạt ferrite cho các thành phần mắc nối tiếp và tụ điện cho các
thành phần mắc song song.
Một boa mạch in đa lớp với một nguồn điện và mặt phẵng mass sẽ cung
cấp miễn nhiễm tần số vô tuyến rf lớn hơn đáng kể so với một boa mạch một
hoặc hai mặt. Đây là kết quả của trở kháng mass thấp hơn được cung cấp bởi
các mặt phẳng, cũng như các khu vực vòng lặp hiện diện nhỏ hơn. Việc tách
nguồn công suất tần số cao hiệu quả cũng như điện dung lớn giữa nguồn và
mass, ngay cả trên mạch kỹ thuật tương tự tần số thấp là rất quan trọng để thực
hiện miễn nhiễm tần số vô tuyến tốt.
Đối với nhiễu được gây ra bởi trường trực tiếp, một mặt phẳng ảnh (mặt
phẳng được lắp dưới và song song với boa mạch in) có thể được thêm vào một
PCB một hoặc hai lớp với kết quả tương tự như của một mặt phẳng mass bên
trong. Mặt phẳng này có thể được làm bằng lá kim loại mỏng và đặt càng gần
PCB càng tốt. Tại tần số vô tuyến, dòng điện cảm ứng đến mặt phẳng ảnh tạo
ra trường cắt đến cảm ứng trường trực tiếp. Hiệu ứng khử trường sẽ xảy ra
ngay cả nếu mặt phẳng ảnh không kết nối với PCB. Gắn PCB gần một khung
kim loại có thể có một tác dụng tương tự.
Hình 6: Bộ lọc của bộ mã hóa quang học loại trừ hiệu chỉnh âm thanh
Mass chung của mạch cần phải có một kết nối trở kháng thấp đến vành
khung ở các cổng vào/ra để chuyển hướng bất kỳ năng lượng tần số vô tuyến
đang hiện điện đến vùng trống. Boa mạch tần số cao có thể đòi hỏi bổ sung
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25

13
mass chung của mạch cho các kết nối vành khung. Tuy nhiên, các kết nối mass
là những kết nối thêm vào ở cổng vào ra, không phải ở vị trí của chúng.
Bộ ổn định điện áp, trong đó bao gồm ba bộ điều chỉnh thiết bị đầu cuối,
cũng nhạy cảm đối với các trường tần số vô tuyến. Điều này có thể được xử lý
bằng cách thêm các tụ lọc tần số vô tuyến lọc trực tiếp trên đầu vào và đầu ra
của bộ điều chỉnh (cỡ 1000pF là phù hợp). Một hạt ferrite nhỏ thêm vào đầu
vào của bộ điều chỉnh và đầu ra sẽ làm tăng hiệu quả của bộ lọc. Những tụ điện
này là thêm vào để tụ giá trị lớn hơn cần thiết cho hoạt động thích hợp và sự ổn
định của các bộ điều chỉnh và phải được kết nối trực tiếp đến các chân của bộ
điều chỉnh như trong hình 7.
Hình 7: Bảo vệ bộ điều chỉnh ổn định điện áp khỏi nhiễu RF
2.3.2. Các kỹ thuật loại bỏ nhiễu ở dây cáp (Cable Suppression
Techniques)
Trong hầu hết các trường hợp, năng lượng tần số vô tuyến được thu bởi
các dây cáp. Do đó, hạn chế tối đa việc thu này là một khía cạnh quan trọng
của việc thiết kế tốt khả năng loại trừ tần số vô tuyến. Trong trường hợp của
dây cáp có lớp vỏ bảo vệ, sử dụng một dây đệm có lớp bảo vệ chất lượng cao,
dây đệm đa lớp, hoặc dây đệm bọc lá kim loại với đầu cuối tốt, không có phần
mấu dây dòng về đất. Không sử dụng một dây cáp xoắn để loại trừ tần số vô
tuyến. Mặc dù các kết nối cáp với các backshell kim loại làm cho tiếp xúc 3601
là các phương pháp đầu cuối lý tưởng, các cách tiếp cận ít tốn kém khác cũng
có thể tạo hiệu quả. Hình 8 cho thấy một cách có thể để kết thúc một dây cáp
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
14
có lớp bảo vệ một cách hiệu quả bằng cách sử dụng một kẹp cáp kim loại. Kẹp
cáp nên được đặt gần nơi cáp đưa vào khung vỏ thiết bị càng tốt.
Hình 8: Một phương pháp đơn giản trong việc kết thúc hiệu quả
một dây cáp có vỏ bảo vệ mà không có mấu dây hoặc bộ kết nối đồng trục
Hãy nghĩ một lá chắn cáp như là một phần mở rộng của khung vỏ bảo

vệ. Do đó, lá chắn hiệu quả như thế nào là có rất nhiều điều để làm với lá chắn
cáp được đặt ở cuối cáp tại khung vỏ thiết bị. Sử dụng một đầu cuối 3601 đến
khung vỏ thiết bị, không nối đến mass chung của mạch.
Nếu ta không che chắn cáp vào/ra, sau đó sử dụng cáp xoắn, với các bộ
lọc tại điểm, nơi mà các dây cáp vào (hoặc ra) khung vỏ thiết bị. Điều này là
thêm vào bộ lọc thiết bị nhạy cảm được thảo luận trước đó. Đặt các bộ lọc I / O
gần với các kết nối I / O càng tốt, và kết nối các tụ mắc song song của các bộ
lọc I / O đến khung vỏ bảo vệ không nối đến mass chung của mạch. Bộ kết nối
chân lọc tụ, mặc dù đắt tiền hơn, cũng có thể có hiệu quả trong việc này. Cuộn
cảm mode chung (lõi ferrite) có thể được sử dụng trên các dây cáp bên ngoài
để giúp làm giảm tính nhạy cảm tần số vô tuyến.
Đối với việc tối ưu loại trừ tần số vô tuyến, dây cáp dẹp và các mạch
uốn cong nên chứa nhiều dây dẫn mass nhiều lớp trải rộng trên chiều rộng của
cáp. Dây cáp dẹp và các mạch uốn cong có chứa một mặt phẳng mass, toàn bộ
chiều rộng của cáp thậm chí còn tốt hơn. Kết thúc các mặt phẳng mass cáp theo
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
15
khoảng rộng của nó càng tốt. Hiệu quả của một mặt phẳng mass cáp có thể
được mô phỏng bằng cách bổ sung thêm dải băng đồng, được nối đất đúng,
trên một mặt của một cáp phẳng.
Dây dẫn mass nhiều lớp trong các dây cáp và bộ kết nối giảm diện tích
vùng lặp tín hiệu và giảm thiểu sự khác biệt phần mass giữa hai đầu của cáp.
Lý tưởng nhất, tỷ lệ dây dẫn tín hiệu - mặt đất nên là 1-1, mặc dù tỷ lệ 2-1 cũng
thực hiện tốt, bởi vì nó vẫn cung cấp một dây dẫn mass liền kề với mỗi dây dẫn
tín hiệu. Với một tỷ lệ 3-to-1, mỗi dây dẫn tín hiệu sẽ cùng với hai dây dẫn
mass. Tỷ lệ 3:1 là một thiết kế tốt, bởi vì nó cung cấp một số lượng hợp lý các
dây dẫn mass trong khi hạn chế tổng số các dây dẫn.Tần số cao của các tín hiệu
trong cáp, dây dẫn mass nhiều hơn nên được sử dụng.
Cáp nội bộ cũng có thể đóng góp vào các vấn đề nhạy cảm. Việc sử
dụng các cuộn cảm mode chung ferrite và định tuyến cáp gần với khung vỏ

thiết bị, nhưng các chỗ hàn và khe hở, sẽ cải thiện khả năng loại trừ nhiễu RF.
Nếu cáp che chắn được sử dụng cho các loại cáp nội bộ, thì cách tiếp cận tốt
nhất là kết thúc lá chắn đến vành khung trên cả hai đầu. Tuy nhiên, để chạy dây
cáp nội bộ ngắn, một lá chắn được nối mass tại chỉ một đầu có thể là phù hợp,
nhưng đầu cuối thích hợp cần được sử dụng - không có mấu dây dư.
Đối với sản phẩm trong khung vỏ không bảo vệ, bộ lọc cáp có thể được
kết nối với một mặt phẳng ảnh (German, Ott, and Paul, 1990). Mặt phẳng ảnh
cũng sẽ làm giảm việc thu tần số vô tuyến trực tiếp của PCB. Nếu không có lựa
chọn khác có thể, kết nối các bộ lọc với mặt phẳng mass của mạch, mặc dù
phương pháp này là không hiệu quả như một kết nối đến khung vỏ hoặc một
mặt phẳng ảnh riêng riêng.
2.3.3. Các kỹ thuật loại bỏ nhiễu ở khung vỏ bảo vệ (Enclosure
Suppression Techniques)
Các trường bức xạ RF tần số cao có thể kết hợp trực tiếp nhiều mạch
của sản phẩm và cáp nội bộ. Lá vỏ chắn mỏng làm bằng nhôm, đồng, hoặc thép
là có hiệu quả, cung cấp khe hở được kiểm soát tốt. Ngoại lệ duy nhất cho điều
này là trường hợp của từ trường tần số thấp. Đối với từ trường tần số thấp
(<500 kHz), vỏ chắn thép yêu cầu dày hơn. Ví dụ, vỏ chắn cho hoạt động cung
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
16
cấp chuyển đổi điện năng ở mức 50 kHz nên được làm bằng thép không phải
nhôm.
Các khe hở (đường nối, các lỗ làm mát, ) ở trong khung vỏ bảo vệ nên
được giới hạn đến một kích thước tuyến tính tối đa là 1/20 bước sóng. Điều này
sẽ cung cấp khoảng độ suy hao 20dB thông qua khe hở. Dưới một số điều kiện,
các khe hở có thể phải được hạn chế đến một kích thước nhỏ hơn. Bảng 2 liệt
kê kích thước 1/20 bước sóng gần đúng cho các tần số khác nhau từ 10 MHz
đến 5 GHz.
Bởi vì hầu hết các quy định về loại trừ tần số vô tuyến yêu cầu thử
nghiệm lên đến 1000 MHz, một kích thước tuyến tính tối đa là 1,5 cm (0.6-in)

thường là một tiêu chí thiết kế tốt.
Lưu ý nó là kích thước tuyến tính tối đa, chứ không phải khu vực của
khe hở, điều đó xác định sự rò rỉ tần số vô tuyến. Một khe cắm dài mỏng (ví
dụ, kẽ nứt) sẽ có rò rỉ nhiều hơn nữa so với một lỗ làm mát với diện tích lớn
hơn nhiều, nhưng kích thước tuyến tính tối đa nhỏ hơn.
Để cung cấp tiếp xúc điện tốt trên mối đường nối vỏ thiết bị, thiết kế cơ
khí phải cung cấp cho một kết thúc dẫn điện và áp suất thích hợp giữa các bề
mặt khớp nhau. Hầu hết các kết thúc bề mặt đòi hỏi phải có một áp suất >100
psi để cung cấp một tiếp xúc trở kháng thấp.
Bảng 2: Kích thước xấp xĩ tương ứng 1/20 chiều dài bước sóng
Bất kỳ loại cáp không được lọc qua một lá chắn có thể mang năng lượng
tần số vô tuyến từ bên ngoài của lá chắn vào bên trong hoặc ngược lại và làm
giảm hiệu quả của lá chắn. Tất cả các dây cáp xuyên qua một lá chắn do đó
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
17
phải được lọc hoặc được bảo vệ để tránh sự chuyển giao năng lượng từ một
trong những môi trường khác.
Mạch kỹ thuật số cũng dễ nhạy cảm với năng lượng tần số vô tuyến
nhưng thường không bị, trừ khi cường độ trường lớn hơn 10 V/m. Nếu tính
nhạy cảm mạch kỹ thuật số được quan sát, sau đó giải pháp là tương tự như mô
tả ở trên cho tính nhạy cảm mạch tương tự. Tách riêng các năng lượng tần số
vô tuyến từ cáp và sử dụng một bộ lọc ở đầu vào mạch kỹ thuật số nhạy cảm.
Tuy nhiên, vấn đề nhạy cảm thông thường với mạch kỹ thuật số là kết quả của
thời gian tăng nhanh, các xung điện áp cao xuất hiện thoáng qua.
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
18
CHƯƠNG 3: TRÁNH NHIỄU KHỎI CÁC TÍN HIỆU ĐIỆN ÁP CAO
XUẤT HIỆN TỨC THỜI
Liên minh châu Âu (EU) yêu cầu rằng các sản phẩm cũng phải được
kiểm tra cho loại trừ xuất hiện điện áp cao nhất thời. Về cơ bản có ba loại điện

áp cao xuất hiện nhất thời mà nhà thiết kế thiết bị điện tử cần được quan tâm về
chúng. Đó là:
• Sự phóng tĩnh điện (ESD)
• Electrical fast transient (EFT)
• Sự thay đổi đột biến điện do sét
Đối với sự xuất hiện nhất thời điện áp cao, các mạch nhạy cảm nhất là
mạch điều khiển kỹ thuật số, chẳng hạn như reset, ngắt, và các đường điều
khiển. Nếu các mạch được kích hoạt bởi một điện áp xuất hiện nhất thời, chúng
có thể làm cho toàn bộ hệ thống thay đổi trạng thái.
Tiêu chuẩn của Liên minh châu Âu trong việc loại trừ các hiện tượng
xuất hiện nhất thời đối với các sản phẩm thương mại là yêu cầu các sản phẩm
tiếp tục hoạt động như dự định, mà không làm giảm hoặc mất chức năng sau
khi các kiểm tra loại trừ các hiện tượng xuất hiện nhất thời xảy ra. Trong thời
gian thử nghiệm, sự xuống cấp về hiệu suất được cho phép. Tuy nhiên, không
có thay đổi tình trạng hoạt động hoặc các dữ liệu được lưu trữ cho phép (tiêu
chuẩn hiệu suất B). Trong một số ứng dụng quan trọng (chẳng hạn như một số
loại thiết bị y tế), rối loạn nhất thời có thể thậm chí không được phép xuất hiện
trong trường hợp ESD (EN 60601-1-2, 2007).
Bảng 3: Các đặc tính của điện áp cao xuất hiện nhất thời
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
19
Bảng 3 tóm tắt các đặc điểm của ba loại điện áp cao xuất hiện nhất thời.
Hai tham số quan trọng nhất là thời gian lên và năng lượng. Chú ý từ bảng 3
rằng ESD và EFT có thời gian lên và mức năng lượng tương tự. Tuy nhiên, đột
biến điện (Surge) có thời gian lên chậm hơn nhiều, vài micro giây thay vì vài
nano giây, và nó có cường độ năng lượng lớn hơn rất nhiều (joules thay vì
milli-joules). Do đó, ESD và EFT có thể được xử lý một cách tương tự, nhưng
sự đột biến điện thường phải được xử lý khác.
3.1. Sự phóng tĩnh điện
Hai phương pháp kiểm tra được áp dụng đối với ESD là phóng điện tiếp

xúc và phóng điện qua không khí. Phóng điện tiếp xúc, điện cực phóng điện
không mang điện được đặt tiếp xúc với thiết bị được kiểm tra và phóng điện
được bắt đầu bằng cách điều khiển trong thiết bị kiểm tra. Tuy nhiên, trong
phóng điện qua không khí các điện cực được tích điện của máy đo được di
chuyển về phía thiết bị được kiểm tra cho đến khi sự phóng điện (tia lửa) xảy ra
trong không khí. Phóng điện trực tiếp tạo ra kết quả lặp lại nhiều hơn và là
phương pháp thử nghiệm được ưa thích. Phóng điện qua không khí thì mô
phỏng chặt chẽ hơn các sự kiện phóng điện tích tĩnh thực tế, nhưng không phải
là lặp lại, và nó chỉ được sử dụng ở nơi phóng điện tiếp xúc không thể được áp
dụng, ví dụ như một sản phẩm trong một khung vỏ bằng nhựa.
Các cuộc kiểm tra phóng tĩnh điện của Liên minh châu Âu (EU) yêu cầu
một sản phẩm phải vượt qua (hiệu suất tiêu chuẩn B) một sự phóng điện tiếp
xúc
±
74kV và phóng điện qua không khí
±
78 kV. Các máy phát điện dành
cho kiểm tra có trở kháng nguồn là 330Ohm, hạn chế dòng điện phóng một
điện tích 8kV là 24,24 A. Sự phóng điện được áp dụng cho các điểm và bề mặt
của thiết bị mà có thể truy cập trong quá trình sử dụng bình thường và thủ tục
bảo trì của khách hàng.
3.2. Electrical fast transient (EFT)
Tải quy nạp khử kích thích như rơle hoặc bộ đóng ngắt sẽ tạo ra các vụ
nổ điện ngắn của các xung tần số cao trên các hệ thống phân phối điện. Bộ
chuyển đổi tụ điện điều khiển hệ số công suất công ích là một nguyên nhân gây
ra các dòng điện dao động nhất thời.
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
20
Hình 9 cho thấy dạng sóng của xung kiểm tra EFT của Liên minh châu
Âu. Nó bao gồm một vụ chớp nổ là 75 xung lặp đi lặp lại mỗi 300 ms trong

khoảng thời gian không ít hơn 1 phút. Mỗi xung riêng biệt có một thời gian lên
5ns và độ rộng xung là 50 ns với một tần số lặp lại là 5 kHz. Đối với các sản
phẩm dân cư hay thương mại, biên độ của các xung riêng biệt là 71 kV trên
đường dây điện xoay chiều và 70,5 kV trên điện một chiều cũng như các đường
dây tín hiệu và điều khiển và được áp dụng như điện áp mode chung. Đối với
sản phẩm công nghiệp, các xung EFT tăng lên đến 72 kV trên điện xoay chiều
và một chiều và 71 kV trên đường tín hiệu. Các máy phát điện kiểm tra có trở
kháng nguồn 50Ohm. Quá trình kiểm tra chỉ được yêu cầu trên dây dẫn tín
hiệu, điều khiển, và dây dẫn mass nếu chúng vượt quá 3 m chiều dài.
Hình 9: Xung kiểm tra EFT
3.3. Sự thay đổi đột biến điện do sét
Các yêu cầu đột biến điện của Liên minh châu Âu không nhằm mục đích
để mô phỏng một tia sét đánh trực tiếp vào đường dây điện xoay chiều. Thay
vào đó, họ dự định mô phỏng điện áp tăng lên trên đường dây điện gây ra bởi
tia sét gần đó hoặc sự thay đổi điện áp do ảnh hưởng từ một sự cố nào như
thiên tai, bão. Điện áp tăng lên cũng có thể được gây ra bởi các điện cảm của
đường dây điện khi tải dòng điện cao đột nhiên chuyển sang OFF.
Máy phát điện kiểm tra đột biến điện của Liên minh Châu Âu được thiết
kế để tạo ra điện áp tăng vọt có thời gian lên 1,25ms và có độ rộng xung 50ms
(giữa các điểm biên độ 50%) khi hở mạch, cũng như dòng điện đột biến có thời
gian lên 8ms, và độ rộng xung 50ms khi ngắn mạch. Các máy phát điện thử
nghiệm có trở kháng nguồn hiệu dụng là 2Ohm. Điện áp đột biến chỉ được áp
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
21
dụng cho đường dây điện xoay chiều và một chiều chứ không phải áp dụng cho
đường tín hiệu. Trên đường dây điện xoay chiều, các cấp điện áp là 72 kV giữa
dòng và mặt đất và 71 kV giữa đường dây với đường dây. Trên đường dây điện
một chiều, các cấp điện áp là 70,5 kV giữa dây với mặt đất và giữa dây với
dây. Một xung 70,5 kV cũng phải được áp dụng cho bất kỳ và tất cả các dây
dẫn mặt đất.

Bảng 4: Khả năng ứng dụng cho kiểm tra EFT và đột biến điện
(Môi trường nhà ở và thương mại)
Rối loạn nhất thời điện áp cao, trừ trường hợp ESD, được áp dụng cho
các loại cáp; ESD là áp dụng đến vỏ thiết bị. Bảng 4 tóm tắt các mức điện áp
EFT và đột biến điện cho sản phẩm nhà ở/ thương mại và quy định cụ thể cách
điện áp kiểm tra được áp dụng. (EN 61000-6-1, năm 2007)
3.4. Hệ thống loại trừ các hiện tượng nhất thời
Một số đặc tính mong muốn của hệ thống bảo vệ hiện tượng nhất thời
bao gồm như sau:
• Hạn chế điện áp.
• Hạn chế dòng điện.
• Chuyển hướng dòng điện.
• Vận hành nhanh chóng.
• Có khả năng xử lý mức năng lượng
• Có ảnh hưởng không đáng kể đến hoạt động của hệ thống.
• Có khả năng kháng lỗi
• Tối thiểu hóa chi phí và kích thước
• Yêu cầu bảo trì tối thiểu hoặc không bảo trì
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
22
Trong hầu hết trường hợp, không phải tất cả các mục tiêu trên có thể
được đáp ứng cùng một lúc.
Các cấu hình chung của một hệ thống loại trừ điện áp xuất hiện nhất thời
được thể hiện trong hình 10. Hệ thống này bao gồm cả hai thành phần mắc nối
tiếp và song song. Mặc dù các thành phần mắc song song có thể là một thiết bị
tuyến tính, chẳng hạn như một tụ điện, trong nhiều trường hợp nó là một thiết
bị phá vỡ phi tuyến tính có trở kháng lớn trong quá trình hoạt động mạch bình
thường và trở kháng thấp hơn nhiều khi một điện áp cao thoáng qua xuất hiện,
do đó nhánh song song thì các dòng điện nhất thời sẽ đi xuống đất. Kết quả này
có thể đạt được với một thiết bị như một diode zener hoặc ống khí, hoặc một

biến trở điện áp. Trong trường hợp trước đây, điện áp trên các thiết bị mắc song
song sẽ xấp xỉ hằng số sau khi hiện tượng nhất thời vượt quá điện áp đánh
thủng của thiết bị. Trong trường hợp thứ hai, điện trở mắc song song sẽ xấp xỉ
không đổi sau khi hiện tượng nhất thời vượt quá điện áp đánh thủng của thiết
bị.
Hình 10: Hệ thống bảo vệ điện áp nhất thời một mức
Các thành phần nối tiếp được sử dụng để hạn chế dòng điện nhất thời đi
qua các thiết bị mắc song song, và như là kết quả của sự phân chia điện áp bao
gồm Z
1
và Z
2
, nó sẽ làm giảm điện áp được áp đặt trên mạch bảo vệ. Các thành
phần nối tiếp có thể là một điện trở, cuộn cảm, hoặc ferrite, nhưng trong một số
trường hợp, nó bao gồm các điện cảm và điện trở ký sinh của các dây dẫn cũng
như các trở kháng nguồn ở nơi phát sinh điện áp nhất thời. Trong mạch điện,
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
23
trở kháng của các cầu chì hoặc thiết bị ngắt mạch cũng sẽ là một phần của trở
kháng nối tiếp.
Điều quan trọng là hiểu rằng một thành phần nối tiếp phải tồn tại ở một
nơi nào đó trong mạch, nếu không thì dòng điện đi qua thiết bị song song sau
khi sự cố xuất hiện sẽ là vô hạn. Vì vậy, điều quan trọng là bất cứ khi nào bộ
khử hiện tượng nhất thời được sử dụng, người thiết kế xem xét nơi nào và
những cái gì tạo nên trở kháng nối tiếp. Nó có thể là một thành phần riêng biệt,
trở kháng nguồn ở nơi tạo ra điện áp nhất thời, hoặc trở kháng của hệ thống dây
điện hoặc đường đi boa mạch in.
Loại trừ hiện tượng nhất thời hiệu quả đòi hỏi 3 phương pháp tiếp cận
sau:
• Thứ nhất, chuyển hướng dòng điện nhất thời.

• Thứ hai, bảo vệ các thiết bị nhạy cảm khỏi bị hư hỏng hoặc rối
loạn nhất thời.
• Thứ ba, viết phần mềm để thực hiện bảo vệ nhất thời.
Nhiều kỹ thuật được sử dụng để loại trừ hiện tượng nhất thời là tương tự
như những thảo luận trước đây cho loại trừ nhiễu RFI. Bởi vì hầu hết các rối
loạn nhất thời điện áp cao được áp dụng cho các dây cáp, bảo vệ dây cáp trở
thành một khía cạnh quan trọng của thiết kế loại trừ hiện tượng nhất thời.
3.5. Loại bỏ nhiễu ở đường tín hiệu
Bảo vệ cáp tín hiệu vào/ra có thể đạt được với việc bổ sung diode loại
trừ điện áp nhất thời (Transient voltage suppression - TVS) nơi các dây cáp đi
vào sản phẩm. Một diode TVS là tương tự như một diode zener, nhưng với một
vùng tiếp giáp p-n lớn hơn. Vùng tiếp giáp được tăng thêm này cũng làm tăng
điện dung của diode, có thêm điện dung của đường tín hiệu và có thể, trong
một số trường hợp, có một ảnh hưởng bất lợi đến hoạt động bình thường của
mạch.
Diode TVS (đôi khi được gọi là diode thác silicon) có sẵn trong cả hai
cấu hình một chiều và hai chiều. Ba thông số quan trọng nhất của diode TVS
như sau:
• Điện áp standoff ngược
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
24
• Điện áp ghim
• Dòng xung đỉnh
Trong việc lựa chọn một diode TVS, điện áp standoff ngược phải lớn
hơn điện áp hoạt động tối đa của các mạch được bảo vệ để đảm bảo rằng các
diode không ghim điện áp tín hiệu hoặc điện áp tối đa hoạt động tối đa của
mạch. Điện áp ghim tối đa miêu tả điện áp đỉnh mà sẽ xuất hiện trên các diode
tùy theo dòng xung đỉnh. Đây là điện áp mà mạch được bảo vệ phải có khả
năng chịu được, không có thiệt hại trong quá trình xuất hiện hiện tượng nhất
thời.

Dòng xung đỉnh là dòng điện nhất thời tối đa mà các diode có thể chịu
đựng được mà không có thiệt hại. Thêm trở kháng nối tiếp vào mạch (Z
1
trong
Hình 10) như một điện trở, trước diode TVS sẽ giúp hạn chế các dòng xung
đỉnh đi qua diode.
Diode TVS phải có một kết nối tự cảm thấp đến khung vỏ thiết bị để
chuyển hướng có hiệu quả năng lượng nhất thời tránh xa các mạch nhạy cảm.
Ví dụ, điện áp trên các tổ hợp nối tiếp của một diode TVS đánh thủng 9-V với
kích thước ½in của đường đi boa mạch in trên mỗi mặt khi bị đánh với xung
nhất thời 10A/ns sẽ là 159 V. Điều này được dựa trên một điện cảm đường dây
15 nH /in. Một xung nhất thời điển hình có thể tạo ra một sụt áp 6 V/mm (150
V/in) qua một đường dây đi trên một boa mạch in. Do đó, việc layout thích hợp
là quan trọng để có được hiệu suất hoạt động tối ưu.
Hình 11 cho thấy ba bố trí có thể cho một diode TVS trên một PCB.
Hình 11A cho thấy một sự sắp xếp điển hình với cuộn cảm trong cả hai đường
dẫn đến diode, làm cho diode không hiệu quả trong việc hạn chế điện áp
thoáng qua trên các đường đi. Trong hình 11B, một đầu diode được gắn với
mass làm giảm độ tự cảm giữa diode và mass gần như bằng không. Một đầu
khác sau đó được gắn với cuộn cảm và làm cho nó bằng nhau không đạt hiệu
quả. Hình 11C cho thấy các diode một lần nữa gắn liền kề với mass, nhưng
thay vì định tuyến một đường đi từ các diode đến đường đi đã được bảo vệ, các
đường dây đã được bảo vệ sẽ được chuyển đến các diode, kết quả hầu như độ
Người thực hiện: Lê Anh Khoa – Lớp KTĐT K25
25