Teoria

O Ambiente Eletromagnético (parte II)

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Criado em Quarta, 05 Outubro 2011 01:24

Última atualização em Sábado, 09 Junho 2012 16:30

Escrito por Eduardo Faustino Coelho

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 No artigo anterior definimos uma superfície hipotética para estudar o ambiente eletromagnético devido a um dispositivo sob análise e apresentamos um critério para decidir se um determinado circuito opera em frequência alta ou baixa. Nesse post vamos começar a estudar como são medidas as Emissões Conduzidas, ou seja, as Emissões que ocorrem na forma de tensões e correntes.

 Como foi apresentado no artigo anterior, a relação entre o comprimento de onda dos sinais presentes em um circuito e as dimensões desse mesmo circuito é que servirá para responder as perguntas: “o circuito é grande ou pequeno?” ou “a frequência de operação é alta ou baixa”. O fato do circuito ser “grande” ou “pequeno” tem implicações.

Quando as dimensões do circuito são muito menores que o comprimento de onda, podemos dizer que as tensões e correntes ao longo de um mesmo condutor não variam significativamente (condição “quase estacionária”). Nessas condições, podemos considerar o circuito “pequeno” formado de resistores, capacitores e indutores interligados por condutores, com tensões e correntes que podem ser calculadas pela teoria de circuitos “clássica”.

Quando a condição quase estacionária não é satisfeita, cada condutor será um misto de trecho de linha de transmissão com ondas estacionárias e antena (de transmissão ou de recepção). Nesse caso o cálculo de tensões e correntes torna-se bem mais difícil devido ás ondas estacionárias ao longo dos condutores e também do acoplamento de energia eletromagnética entre os condutores (cross-talk).

Emissões Conduzidas

No artigo anterior também escrevemos que, embora o ambiente eletromagnético seja inteiramente descrito pela medição de tensões e correntes, campos elétricos e magnéticos, as tensões e correntes só podem ser medidas em condutores elétricos. Na figura do artigo anterior, tensões e correntes poderiam ser medidos nos pontos A, B e C da figura.

Considere o seguinte exemplo: um gerador de sinais senoidais operando em 100MHz, alimentado pela rede elétrica de 110V/60Hz e que tem um microcontrolador digital que opera em 4,7MHz. A figura abaixo ilustra o exemplo. O sinal senoidal de 100MHz deixa o gerador e é aplicado a uma carga pelos terminais L₁ e L₂. A alimentação elétrica oriunda da rede 110V/60Hz entra pelos terminais AC₁, AC₂ e AC₃.

Quais sinais podem ser medidos nesses terminais? É óbvio que nos terminais L₁ e L₂ vamos encontrar o sinal de 100MHz e entre os terminais AC₁ e AC₂, a alimentação de 60Hz. Mas se medirmos a tensão aplicada à carga com um instrumento seletivo como um analisador de espectro, é certo que mediremos um sinal indesejável de 4,7MHz e também seus harmônicos (9,4 14,1 e assim por diante). Entre os terminais AC₁ e AC₂, além do sinal de 4,7MHz e harmônicos, podemos encontrar os harmônicos do sinal de 100MHz devido a não linearidades dos retificadores da fonte de alimentação. A presença de todos esses sinais indesejáveis é devida ao efeito de cross-talk no interior do gerador.

Tomando AC₃ como referência para medir as tensões em todos os outros terminais. Ao medir as tensões em L₁ e L₂, podemos observar que as tensões medidas dependem muito do encaminhamento dos fios usados para a medição isso se deve justamente ao fato que devido à frequência do sinal em L₁ e L₂ e ao comprimento dos fios, o circuito dificilmente poderia ser considerado “pequeno” comparado ao comprimento de onda. O mesmo ocorreria se medíssemos as tensões nos terminais AC₁, AC₂ e AC₃ usando como referência o terminal L₂.

Para simplificar o problema vamos medir as tensões nos terminais AC₁ e AC₂ usando o terminal AC₃ como referência e a tensão no terminal L₁ usando o terminal L₂ como referência.

Os terminais AC₁, AC₂ e AC₃ podem ser modelados como uma fonte de perturbações com dois pórticos: AC₁-AC₃ e AC₂-AC₃. As tensões nesses pórticos são dadas respectivamente por V₁ e V₂. Dificilmente essas tensões serão iguais. Além das tensões V₁ e V₂, podemos definir as tensões de modo comum (assimétrica) V_CM e diferencial (simétrica)V_DM, dadas por:

V_DM=V₁-V₂

V_CM=(V₁+V₂)/2

A definição das tensões de modos diferencial e comum se faz necessária, porque as técnicas de supressão de perturbações causadas por tensões de modos diferenciais e são diferentes.

Definições análogas podem ser estabelecidas para as correntes.

Nos próximos artigos vamos apresentar os circuitos equivalentes que podem ser propostos para as perturbações em modos diferenciais e comum. Até a próxima...

Veja também:

O Ambiente Eletromagnético (parte I)

O Ambiente Eletromagnético (parte III)