1

4. Cuplajul parazit prin circuitul de masă 4.1. Masa în electronică, tipuri de masă, cuplaje parazite prin masă Masa este conductorul, ideal echipotenţial, considerat referinţă de tensiune într-un sistem electronic. De regulă, poatenţialul masei se consideră nul, indiferent de tipul semnalu-lui pentru care serveşte drept referinţă. In marea majoritate a circuitelor electronice, conductorul de masă serveşte ca şi cale de întoarcere a curenţilor la sursele de semnal (reale sau echivalente) din sistem; sunt şi excepţii, cum se va arăta mai jos. Masa este materializată printr-un conductor şi poate fi: un punct de lipire, un conduc-tor filar sau imprimat, un plan conductor (o faţă a unui stratificat dublu placat), şasiul sau carcasa aparatului etc. In schemele electrice masa este simbolizată ca în fig. 4.1. Masa nu trebuie confundată cu pământul la care poate fi conectată – sau nu.

In sistemele electronice, este preferabil ca masa să nu fie conectată la pământ, la conductoarele conectate electric la pământ, cum sunt: cablurile (centurile) de împământare, ţevile metalice ale instalaţiilor de apă sau gaz, structurile din beton armat etc. Pământul şi elementele metalice conectate la pământ, sunt parcurse de o varietate de curenţi1 şi reprezintă o excelentă cale de introducere a perturbaţiilor în sistemele electronice. In consecinţă, legarea masei la pământ se face numai dacă nu se poate altfel – de exemplu, este impusă de normele de electrosecuritate.

In general, conductorul de masă este conectat la unul din polii sursei de alimentare a sistemului, de obicei la polul negativ, ca în fig. 4.2 sau la punctul median ca în fig. 4.3 (când este o sursă dublă); mai rar se foloseşte polul pozitiv al sursei (fig. 4.4). De regulă, sursele de alimentare au impedanţa internă mică, adesea practic nulă şi sunt decuplate cu condensatoare cu capacităţi mari. Ca urmare, chiar pentru semnale destul de lent variabile, potenţialul de semnal al conductoarelor de alimentare (+ şi –) este practic acelaşi2 (în curent continuu potenţialele diferă). De aceea, pentru oscilografiere de exemplu, masa unui aparat de măsură se poate conecta la oricare dintre con-ductoarele de alimentare cu condiţia de a nu provoca un scurtcircuit, ceea ce se poate întâmpla dacă echipamen-tele sunt legate la pământ. Aceasta nu înseamnă că toate conductoarele conectate la conductorul de masă prin impedanţă neglijabilă pentru semnal (adică pentru frecvenţele din spectrul semnalului) sunt şi conductoare

1 Instalaţiile de distribuţie a energiei electrice (220/380V/50Hz) funcţionează întotdeuna cu nulul la pământ şi prin pământ circulă o parte din curenţii de "întoarcere" la punctul de nul al reţelelor trifazice. Tot prin pământ circulă curenţii de revenire la sursă, din reţelele de alimentare ale motoarelor tramvaielor. Mai circulă şi numeroşii curenţi din împământările de protecţie, curenţii induşi prin cuplaje capacitive şi inductive cu liniile de transport a energiei, cu liniile telefonice, cei induşi de undele EM ale emiţătoarilor de RF şi mulţi alţii. 2 Prin aceasta se înţelege că un voltmetru conectat între conductoare nu indică nici o tensiune de semnal.

R4

6.8k

0 00

Vcc

R7 910k

R6

33kR5 910k

R2 10k R3 24k

6Vdc

C2 680 C3680

LM324M

3

2

411

1

+

-

V+V-

OUT

0

0

1

1

R1 68k

GND

Vcc

C1

220n

Fig. 4.2. Circuit cu masa la polul "–" al sursei de alimentare

6Vdc

C5

R12

0

R11

C4

Q1

R8

0 0

Q2

0

IN

OUT

R9

6Vdc

C6

R10

0Q3

T1

0

Fig. 4.3. Circuit cu masa la punctul median al sursei de alimentare simetrice

Fig. 4.1. Simbolizarea masei

2

de masă, deoarece în astfel de circuite masa este calea de întoarcere a curenţilor de semnal la sursele echivalente. In electronică se foloseşte şi noţiunea de masă virtuală, prin care se înţelege un punct sau un conductor din circuit, cu poten-ţial egal cu al masei dar care nu este conectat la masa circuitului (prin impedanţă nulă); un exemplu este punctul MV din fig. 4.2, al cărui potenţial este egal cu al masei - nul (în măsura în care amplificatorul operaţional poate fi considerat ideal). Noţiunea de masă virtuală este utilă în analiza funcţionării multor circuite. O altă noţiune utilizată uneori este aceea de circuit cu masă flotantă, prin care se înţelege că în acel circuit nu este definit un punct (un conductor) de masă şi în consecinţă referinţa de potenţial (masa) se poate alege în orice punct, oarecum arbitrar. Intr-un asemenea circuit, curenţii se întorc la surse prin conductoare anume destinate, de obicei identice cu cele de "ducere" şi de aceea, astfel de circuite sunt de regulă simetrice. Un exemplu tipic îl constituie circuitul de la intrarea unui radioreceptor, format din ante-na dipol (simetrică), cablul bifilar şi primarul transformatorului de cuplaj şi adaptare – fig. 4.6. Ideal, conductorul de masă ar trebui să fie echipotenţial. Dar acest conductor este parcurs de curenţi de la sursele din sistem şi/sau din cauze externe sistemului. Ca orice conductor şi cel de masă prezintă faţă de curenţi impedanţe nenule şi astfel apar căderi de tensiune care se suprapun şi interferă cu semnalele utile din circuit. Astfel apar cuplaje parazite prin circuitul de masă. Cuplajele parazite prin circuitul de masă pot fi:

o prin conductor de masă comun; o prin buclă de masă.

6Vdc

C4

R5

T1

T2

0

0

R1

R4

Vee

0

0

OU

T

IN

R3

0

C1

Q1

C2

0

R2

Q2C3 GND

R6

0

Fig. 4.4. Circuit cu masa la polul "+" al sursei de alimentare

T2

C4Ant

ena

dipo

l

R3

Vcc

R1

R2

OUTCircuit cu masa flotanta C

2

Q1

0

GND

6Vdc

C5

T1C1

0

C3

MV

vi

Fig. 4.5. Masa virtuală (MV) la un circuit cu AO

VMV = 0

Fig. 4.6. Circuit cu masă flotantă - exemplu

3

4.2. Cuplaje parazite prin conductor comun de masă Atunci când o porţiune din conductorul de masă este folosit drept cale de întoarcere a curenţilor din mai multe circuite, etaje, blocuri, este posibilă apariţia cuplajului parazit prin conductor comun de masă. Situaţia poate fi schematizată ca în fig. 4.2. Porţiunea de masă 12 este parcursă de Is1 şi Is2. La intrarea amplificatorului se aplică, în serie cu tensiunea de semnal util şi căderea de tensiune determinată de Is2 pe impedanţa masei Zm12: 12212 msp ZIU =∆ .

Fie o situaţie în AF, când contează numai rezis-tenţa masei. Cablajul este stratificat placat cu Cu cu grosimea g = 35µm; conductorul de masă are lungimea l12 = 10cm şi lăţimea b= 5mm. Is1 = 100mA (de la AF de putere).

gbl

Z m ⋅= 12

12 ρ = 66

1035005,01,0100172,0

−−

⋅⋅⋅⋅

1,012 ≈mZ Ω. Tensiunea perturbatoare este: 1012 =pU∆ mV, o valoare mare pentru AF de intrare.

Pentru evidenţierea cazurilor de cuplaj prin conductor de masă comun, se consideră circuitul din fig. 4.1, dar cu alimentare de la o singură sursă, ca în fig. 4.3.

In fig. 4.3.a se observă cuplajul prin porţiunea de masă 01 (cea mai periculoasă) şi 12. O simplă rearajare a punctului de alimentare, ca în fig. 4.3.b, rezolvă în mare măsură proble-ma – curentul cel mai periculos (I2) nu mai intersectează traseul masei semnalului de intrare.

I1 I2

I2

Is2

Is1

R2 R1Vs1

Vs2

1

2 Zm123

Fig. 4.2. Cuplajul prin conductor de masă comun

R

Fig. 4.3. Cuplajul prin conductor comun de masă (a) şi reducerea acestuia prin reconfigurarea circuitului (b)

a

Is0 + I1 + I2

Is1 Is2

Is0

0

Vs1 Vs2

Vs

A1 A2

1 2 34

5 6 7

Cd

+

E

I1 + I2

R Is1 Is2Is0

0

Vs1 Vs2

Vs

A1 A2

1 2 3 4

5 6 7

Cd

+

E

I1 + I2

b

I1

4

Referitor la tratarea masei, se poate enunţa regula 1: masa se execută dinspre alimen-tare, mai întâi la etajele de semnal mare şi apoi spre cele de semnal mic, astfel încât curen-ţii mari să nu circule pe traseele de masă parcurse de semnalele mici. Aparent, situaţia din fig. 4.3.b rezolvă situaţia. De fapt, se elimină numai apariţia unei tensiuni perturbatoare la intrarea amplificatorului de intrare în serie cu semnalul. In realitate, mai apare o problemă, datorită faptului că, în multe cazuri, circuitele cu dispozitivele active sunt sensibile la tensiuni variabile suprapuse peste tensiunea de alimentare. Circuitele sunt polarizate la intrări de la tensiunea de alimentare şi perturbaţiile suprapuse se transmit, mai mult sau mai puţin atenuate, la aceste intrări. In fig. 4.3.b se observă că porţiunile 34 şi 57 sunt parcurse de I1 + I2; pe impedanţa acestora apar căderi de tensiune suprapuse peste tensiu-nea de alimentare a lui A1 şi, dacă etajul nu are o bună rejecţie a acestor variaţii, la ieşire apar perturbaţii. Sunt două soluţii ale problemei, ilustrate în fig. 4.4.a şi b.

Fig. 4.4. Reducerea cuplajului prin circuitul de alimentare prin filtrare (a), filtrare şi masă stelată (b) şi prin alimentare şi masă stelată (b)

I2

Is1

a

Cd1

Rd1

R Is2Is0

0

Vs1 Vs2

Vs

A1 A2

1 2 3 4

5 6 7

Cd

+

E

I1

2

Is1

3 4

6 5

R Is2Is0

0

Vs1 Vs2

Vs

A1 A2

1

7

Cd

+

Ec

I1

I2

6 7

2 3 4

I2

Is1

b

Cd1

Rd1

R Is2Is0

0

Vs1 Vs2

Vs

A1 A2

1

5

Cd

+

E

I1

Cd1

5

O primă soluţie constă în introducerea unor filtre trece – jos pe alimentările circuitelor de semnal mic, mai sensibile, ca în fig. 4.4.a – grupul Cd1 Rd1; uneori se folosesc celule LC pentru a nu pierde tensiune pe R. Totuşi nici această soluţie nu elimină definitiv cuplajul parazit şi deseori se procedează la filtrare şi separarea masei – masă stelată ca în fig. 4.4.b. Când nici această configuraţie nu este satisfăcătoare, se separă ambele căi ale alimentării – masă şi alimentare în stea, ca în fig. 4.4.b; masa şi alimentarea circuitelor de semnal mic şi a celor de semnal mare sunt complet separate, având punct comun numai la sursa de alimentare. Această tratare a masei implică însă consum de spaţiu, complică într-o măsură realizarea circuitelor. Deseori, numai masa se realizează stelat iar alimentarea se filtrează cu grup RC. Se poate enunţa regula 2: în cazul circuitelor sensibile la perturbaţii, se separă căile se circulaţie a curenţilor mari de cele ale curenţilor mici şi/sau se decuplează alimentările cu filtre trece-jos. Situaţiile în care se impune masă stelată sunt destul de frecvente, în sisteme în care se vehiculează semnale de tip şi nivel diferite: amplificatoare audio, convertoare AD şi DA, sisteme de comandă incluzând părţi digitale, de putere şi circuite de semnal mic etc. Din expunerea de mai sus, rezultă două posibilităţi de conecatre a circuitelor la masă: în serie ca în fig. 4.3 şi 4.4.a şi în paralel (stelat) ca în fig. 4.4.b şi 4.4.c. In majoritatea sistemelor se foloseşte o combinaţie de legare la masă în serie şi în paralel, deoarece legarea în serie este mult mai simplă. Prin aceasta se realizează un compro-mis între cerinţa de protecţie la perturbaţii şi simplitatea în execuţie a cablajelor. Combina-rea se realizează prin gruparea la aceeaşi masă a circuitelor care vehiculează un acelaşi tip de semnal şi ca urmare se poate vorbi despre ma-să de semnal mic, masă de semnal mare, masă de semnal digital, ... şi separat despre şasiu, carcasă, ecran general – fig. 4.5. In cadrul unui grup, se poate folosi masă în serie. Atenţie, când se vorbeşte despre masă, în contextul actual, se face referire la toate conductoarele de alimentare. Astfel, mai multe circuite de semnal mic (amplificatoare de variate tipuri) pot fi grupate la aceeaşi masă de semnal mic, în serie; se pot forma mai multe astfel de grupuri. Circuitele de semnal mare pot fi şi acestea grupate cu masa în serie – masa de semnal mare, eventual stelată într-un centru intermediar. Pentru partea numită uneori “hardware”, adică motoare, relee, sisteme de acţionare electromecanice, se formează o masă hardware. Separat există şasiul şi carcasa, frecvent legate la Pământ; uneori, partea electronică are masa izolată de carcasă, dar mai des, din motive de ecranare electrică, trebuie să existe legătură – în acest caz aceasta se execută într-un singur punct. Pentru ilustrare, se prezintă tratarea masei în cazul unui magnetofon digital cu 9 piste – fig. 4.6. Se observă că s-a acordat deosebită atenţie circuitelor de semnal mic: amplifica-toarele sunt grupate în două grupe (4 + 5) cu mase (de semnal mic) separate. Circuitele de scriere, interfaţare si control sunt digitale, de semnal mare şi au masă separată (de semnal mare). Circuitele motoarelor, ale bobinelor şi releelor sunt foarte zgomotoase şi de aceea au o masă separată (masă motoare şi relee). Toate aceste mase (conductoare de masă) sunt legate pe căi separate la un punct comun, la sursă. In acelaşi punct se conectează carcasa şi şasiul – masa “hardware”. Tot în acest punct se leagă şi conductorul împământării de protecţie. Pentru a se urmări clar modul corect de conectare la masă, este recomandabil să se întocmească o schemă de legături la masă ca în fig. 4.6.

circuite de semnal mic

circuite de semnal mare

(putere,digitale, releee, motoare, ...)

şasiu, carcasă,

ecran

M1M2 M3

Fig. 4.5. Conectarea diferitelor mase într-un singur punct

Punctul de alimentare

6

4.3. Cuplaje parazite prin buclă de masă O buclă de masă apare atunci când ambele capete ale unui circuit sunt legate la masă în două puncte diferite – fig. 4.7. Din varii motive, aceste puncte se pot afla la potenţiale diferite; tensiunea perturbatoare Vm determină curenţi perturbatori prin circuitele de semnal. Se observă că acest cuplaj este de mod comun, Vm fiind cuplată cu ambele conductoare prin impedanţele de intrare şi ieşire ale circuitelor. Deoarece este foarte puţin probabil ca sistemul să fie simetric şi echilibrat, are loc conversia perturbaţiei de mod comun în una de mod diferenţial. Tensiuni de tipul Vm apar când cele două conexiuni sunt împământări, datorită circu-laţiei curenţilor. De asemnea, în buclă se induc t.e.m. de către fluxuri magnetice produse de diverşi curenţi (de la reţeaua de 220V/50Hz, de exemplu). Este bine ca legăturile la masă să fie astfel încât să se evite formarea buclelor. Aceasta nu este posibil întotdeauna. In aceste cazuri, trebuie întreruptă bucla pentru curenţii perturba-tori. Aceasta se poate face: (a) cu transformator, (b) cu optocuplor, sau (c) cu şoc longitudinal.

9 amplificatoare de citire

9 circuite de scriere

circuitul motorului cabestanului

circuitul motorului rolei inferioare

circuitul motorului rolei superioare

sursa de alimentare

bobine şi relee

circuite digitale de interfaţă

circuite digitale de control

masa “hardware” carcasa

mas

e se

mna

l mic

m

asă

sem

nal m

are

Fig. 4.6. Traseele de masă la un magnetofon digital cu 9 piste

masă

mot

oare

, rel

ee

Circuit 1

Circuit 2

buclă de masă

Fig. 4.7. Formarea unei bucle de masă

Vm

7

a. Intreruperea buclei de masă cu transformator se realizează după schema din fig. 4.8. Se poate folosi transformator fără ecran (fig. 4.8.a), dacă capacitatea primar – secundar este destul de mică, sau cu transformator cu înfăşurări ecranate cu unul sau două ecrane ca în fig. 4.8.b şi c. Dezavantajul procedeului este că nu se transmite componenta continuă iar comportarea în JF şi IF este nesatisfăcătoare.

b. Intreruperea buclei de masă cu optocuplor este un procedeu destul de folosit (fig. 4.9). Cuplajul între circuite se realizează prin intermediul fluxului luminos emis de fotodiodă şi captat de fototranzistor. Ca urmare, se realizează o izolaţie aproape perfectă între circuite. Optocuploarele sunt foarte utile în circui-tele digitale unde nu interesează un răspuns liniar. In analogic, apar dificultăţi din cauza neliniarităţii carac-teristicii de transfer. b. Intreruperea buclei de masă cu şoc longitudinal se foloseşte când este necesar un răspuns bun în c.c. şi JF. Prin şoc sau bobină de şoc se înţelege o bobină cu reactanţa inductivă mare (foarte mare) faţă de impedanţele din jur la frecvenţe peste o limită de interes. Socul longitudinal (numit şi transformator de neutralizare) este un transformator care, conectat într-un anume mod, realizează o impedanţă neglijabilă pentru curenţii de semnal, inclusiv în c.c. şi o impedanţă mare (foarte mare) pentru curenţii perturbatori. Socul longitudinal (SL) se realizează bobinând câteva spire din cablu bifilar, torasad sau coaxial, pe un miez magnetic, de regulă toroidal, ca în fig. 4.10. Curenţii de semnal prin cele două conductoare sunt egali şi cu sensuri opuse, iar conductoarele sunt foarte apropiate. Ca urmare, câmpul creat de Is în miez este practic nul, deci şocul prezintă o reactanţă neglijabilă pentru curentul diferenţial (sau transversal) de semnal. Curenţii perturbatori, de mod co-mun (sau longitudinal) au valori foarte diferite în cele două conductoare şi ca urmare faţă de aceştia bobina prezită o reactanţă (foarte) mare. Este esenţial ca cele două conductoare să fie apropiate, adică strâns cuplate, astfel încât câmpul creat să fie practic nul; de aceea, bobinajul se execută cu cablu coaxial (optim), fire torsadate sau fire paralele. Pe acelaşi miez se pot executa mai multe bobinaje pentru semnale diferite, fară să se influenţeze între ele (în centralele telefonice mai vechi sunt şocuri cu 25 ... 50 de circuite).

Circuit

1

Circuit

2

Circuit

1

Circuit

2

Circuit

1

Circuit

2

ecran TR ecran TR

a

Fig. 4.8. Intreruperea buclei de masă cu transformator neecranat (a), cu 1 ecran (b) cu 2 ecrane (c)

b c

Circuit

1

Circuit

2

Fig. 4.9. Intreruperea buclei de masă cu optocuplor

Is

Is circuit

1

circuit

2

Ip

Fig. 4.10. Plasarea şocului longitudinal în circuit

8

Pentru analiza funcţionării şocului longitudinal se foloseşte schema echivalentă din fig. 4.11, în care apar inductanţele şi rezistenţele conductoarelor (L1, L2, R1, R2), inductanţa mutuală (M), sarcina (RL) şi cele două surse: de semnal (Vs) şi perturbatoare în bucla de masă (Vm). Deoarece cele două conductoare sunt bobinate identic, practic inductanţele sunt egale: L1 ≈ L2. Cele două conductoare sunt foarte strâns cuplate magnetic (ca în cazul cablului ecranat, §3.2.1), inductanţa mutuală este egală cu inductanţa proprie. Aşadar:

MLL ≈≈ 21 (4.1) De asemenea, rezistenţele conductoarelor sunt egale şi foarte mici faţă de sarcină, adică:

RRR ≈≈ 21 (4.2) LRR << (4.3) a. Pentru calculul comportării la semnal util, se pasivizează Vm şi circuitul devine ca în fig. 4.12. Ca şi în §3.2.1, pe ochiul A22/B se poate scrie: ( ) 01222 =−+ ss MIjIRLj ωω ; cu (4.1), (4.2) şi notaţiile din fig. 4.12: ( ) 0)( 121 =−−+ sss LIjIIRLj ωω şi

tsss j

jILRj

jIIωω

ωω

ω+

=+

= 112 ; LR

t =ω (4.4)

ωt este frecvenţa de tăiere a cablului (bifila, coaxial). Din (4.4) rezultă că, pentru frecvenţe mai mari decât ≈5ωt practic tot curentul de semnal circulă prin conductoarele cablului, ca şi cum şocul nu ar fi prezent. Practic, şocul se dimensionează ca la frecvenţa minimă de semnal util (fmin) inductanţa să fie destul de mare:

min25 fRL π≥ . b. Pentru calculul comportării faţă de semnalul perturbator, se pasivizează Vs; circuitul este în fig. 4.13. Ecuaţiile lui Kirchoff pe ochiurile A11/B şi A22/B sunt:

( ) 12111 pLppm IRMIjIRLjV +++= ωω ( ) 1222 ppm MIjIRLjV ωω ++= ( )( ) 2211 pppLm MIjIIRRLjV ωω +−++= ( ) ( )2222 pppm IIMjIRLjV −++= ωω

Tinând seama de (4.1), relaţiile devin: ( )( ) 221 pppLm LIjIIRRLjV ωω +−++= ( ) ( )222 pppm IILjIRLjV −++= ωω

din care rezultă: ( )

( ) ( )LL

Lmp RRRLjRRR

RRRVI

++++++

=2112

21

ω ( ) ( )LL

mp RRRLjRRR

RVI

++++=

2112

21 ω

( )( ) ( )LL

Lmp RRRLjRRR

RRVI

+++++

=2112

12 ω

Relaţiile se pot încă simplifica ţinând seama de (4.3):

LL

Lmp LRjRR

RVIω+

≈2

; LL

mp LRjRRRVI

ω+≈

2

21 ;

LLmp LRjRR

RRVVIω+

+≈

2

212 (4.6)

Tensiunea efectiv perturbatoare este ∆Up la bornele sarcinii (fig. 4.13):

B

1

R2

M

L1

L2

RL

R1

Vm

Vs

Fig. 4.11. Schema echivalentă a şocului logitudinal

2

1

A

2

B

1

R2

M

L1

L2

RL

R1

Vm

Fig. 4.13. Schema echivalentă a şocului logitudinal faţă de perturbaţie

2

1

A

2

Ip

Ip2

Ip1

∆Up

B

1

R2

M

L1

L2

R

R1

Vs

Fig. 4.12. Schema echivalentă a şocului logitudinal pentru semnalul util

2

1

A

2

Is1

Is2

Ism = Is1 – Is2

(4.5)

9

LL

LmpLp LRjRR

RRVIRUω

∆+

==2

21 sau

211

RLjVU mp ω

∆+

= ; ( )2

21

1

RLVU mp

ω∆

+= (4.7)

∆Up variază cu frecvenţa ca în fig. 4.14. Pentru frecvenţe mai mari decât LR21 =ω , nivelul perturbaţiei se reduce semnificativ. Impunând o frecvenţă minimă fpmin peste care nu trebuie să apară perturbaţii, inductanţa se dimensionează după:

LfRL p min2 2π>> (4.8) 4.4. Masa în radiofrecvenţă In prezent, domeniul frecvenţelor utilizate în radiocomunicaţii se extinde de la 30kHz la circa 60GHz (lungimi de undă λ = 10km ... 5mm). De îndată ce conductoarele au dimensi-uni comparabile cu λ, se impune tratarea acestora ca linii, ca elemente cu constante distribuite. In funcţie de geometrie (formă, dimensiuni), conductoarele în regim de linii, se comportă ca inductanţe, capacităţi sau circuite rezonante. Aceaste proprietăţi sunt frecvent folosite în FIF şi mai ales în UIF şi EIF pentru cuplarea etajelor, filtrare, transmisia energiei. Totuşi, regula este ca etajele cu componente active (oscilatori şi amplificatori), mai ales cu semiconductoare, şi mai ales cele de mică putere (circuitele integrate, de exemplu) să fie realizate cu dimensiuni destul de mici pentru ca componentele pasive şi conductoarele să fie tratabile (cu oarecare aproximaţie) ca elemente cu constante concentrate – cazul circuitelor integrate este tipic. Indiferent de modul de realizare, orice circuit de RF necesită un conductor de referinţă pentru potenţiale, adică un conductor de masă, care, pe cât posibil să fie echipotenţial. O serie de fenomene specifice în RF complică realizarea unei mase echipotenţiale. Primul şi probabil cel mai important, este faptul că orice conductor are o inductanţă care, chiar mică, determină o reactanţă destul de mare la frecvenţe foarte mari. La aceasta se adaugă efectul pelicular1 care determină creşterea rezistenţei conductoarelor. Pe de altă parte, este foarte greu să se realizeze circuite simetrice în RF, din cauza dificultăţilor de egalizare a reactanţelor parazite; marea majoritate a circuitelor de RF sunt asimetrice (sunt şi excepţii). Se stie că inductivitatea unui conductor plat (bandă) este mai mică decât a unuia rotund cu aceeaşi secţiune, cu atât mai mică cu cât raportul grosime/lăţime este mai mic. Ca urmare, în RF se preferă conductoare plate, cu atât mai late cu cât lungimea este mai mare; de regulă se urmăreşte scurtarea la minim a conexiunilor, a terminalelor. Masa în RF se realizează de regulă sub forma unui plan de masă, care poate fi unul din straturile plăcii de cablaj sau o placă metalică, şasiul sau carcasa echipamentului. Prin aceasta: (1) se asigură impedanţă minimă (R şi L) între două puncte; (2) există posibilitatea conectării componentelor la masă pe cele mai scurte trasee; (3) planul de masă are şi rol de ecranare; (4) curenţii “de întoarcere” prin planul de masă se influenţează reciproc în mică măsură şi buclele de masă au arii mici din cauză că aceşti curenţi urmează traseul imagine al curentului prin conductorul “cald” plasat la mică distanţă de planul de masă.

1 Efectul pelicular constă în modificarea densităţii de curent de IF în secţiunea conductorului: densitatea de cu-rent este mare la periferie şi mică spre centru. La frecvenţe destul de mari, curentul circulă practic numai printr-un strat – o peliculă superficială cu grosimea (adâncimea) δ. In cazul conductoarelor rotunde, dacă δ << Rcond., grosimea peliculei este: ωµρδ 2≈ (ρ – rezistivitatea, µ – permeabilitatea, ω = 2πf); la Cu: f66,0≈δ

ω1 = R2/L ω

∆Up/Vm

Fig. 4.14. Variaţia tensiunii efectiv perturbatoare cu frecvenţa în cazul

utilizării şocului longitudinal

10

Conexiunile la masă se execută cu conductoare cu secţiune mare şi mai ales cât mai scurte. Pentru o şi mai bună protecţie, la bornele fiecărui etaj, pe alimentare se montează condensatoare de decuplare.