Come funziona un terminatore a filo di ferrite per ridurre la compatibilità elettromagnetica?

La seguente domanda è stata posta al superutente: che cos'è quel cilindro sui cavi?

Come funziona quel cilindro? Per quanto ne so, anche se ne metti uno su entrambe le estremità del cavo, qualsiasi segnale HF dovrebbe passare dritto.

Esiste un circuito equivalente che mostra meglio i principi?

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Supponevo nella mia domanda che il filo passasse attraverso un anello di ferrite. Esiste ovviamente l'altra possibilità che si avvolga attorno alla ferrite, creando un induttore (molto piccolo, induttanza molto bassa) in serie con il cavo. È così?

Le ferriti riducono le radiazioni elettromagnetiche riducendo le correnti di modo comune.

Innanzitutto, perché ridurre le correnti di modo comune riduce le radiazioni? Se hai due fili paralleli che portano correnti uguali e opposte, cioè nessuna corrente di modo comune, quindi a distanze significativamente superiori alla distanza tra i fili, i campi elettrici e magnetici creati dai fili si annullano. Pertanto, non esiste un campo netto, quindi non possono esserci radiazioni. Vedi linea di trasmissione a due derivazioni .

Quindi, come fa una ferrite a ridurre le correnti di modo comune? Anche se il filo può passare attraverso la ferrite solo una volta, forma comunque un induttore. Passare il filo attraverso la ferrite più volte aumenta solo l'induttanza. Lo vedi a volte:

ma poiché i cavi in ​​questione sono spesso ingombranti, ed è difficile avere a che fare con macchinari automatizzati, di solito è più semplice utilizzare solo un nucleo più grande:

Così schematicamente, una coppia di fili che passa attraverso una ferrite assomiglia a questo:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Basta Guardiamo la metà di questo in modo isolato, appena A . Qualsiasi corrente in A indurrà un campo magnetico nel nucleo, proprio come un normale induttore. Pertanto, si ottiene un'impedenza crescente con l'aumentare della frequenza, proprio come si farebbe con qualsiasi induttore.

$I_A = -I_B$

Pertanto, questa disposizione, chiamata strozzatore di modo comune , presenta un'alta impedenza alle correnti di modo comune e una bassa impedenza alle correnti di modo differenziale. L'elevata impedenza dello starter impedisce lo sviluppo di significative correnti di modo comune e le ferriti per queste applicazioni sono progettate per essere a perdita, quindi le tensioni di modo comune vengono per lo più convertite in calore nel nucleo.

Su cavi schermati, la ferrite realizza la stessa cosa, sebbene in modo leggermente diverso. Normalmente, i segnali ad alta frequenza che viaggiano su un cavo schermato saranno costretti a viaggiare all'esterno dello schermo per effetto della pelle . Tuttavia, se vi è corrente in una direzione di un conduttore all'interno dello schermo, la corrente di ritorno sullo schermo verrà assorbita sulla superficie interna dello schermo. In effetti è una gabbia di Faraday , ma in questo caso stiamo impedendo ai campi dall'interno di uscire, piuttosto che ai campi dall'esterno di entrare. Vedi cavo coassiale .

Tuttavia, questo funziona solo se ci sono esattamente correnti uguali e opposte sullo schermo e sui conduttori al suo interno. Qualsiasi corrente di schermatura non bilanciata dalla corrente del conduttore interno viaggerà all'esterno della schermatura. Se una ferrite è fissata attorno al cavo, questo forma un induttore. Ma questo induttore è visto solo dalle correnti all'esterno dello scudo, e queste sono le correnti che non vuoi, perché esistono solo quando ci sono correnti di modo comune, e sono le uniche correnti che hanno un campo esterno al cavo, e quindi il potenziale di irradiare.

È un induttore in modalità comune, uno con un solo giro. I segnali differenziali non sono interessati, i segnali di modo comune sono attenuati.

Il materiale di ferrite usato in queste cose presenta un'alta impedenza al rumore di modo comune ad alta frequenza (MHz e superiori), motivo per cui di solito li vediamo sui cavi di alimentazione CC e sui cavi a nastro che trasportano segnali a frequenza relativamente bassa.