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- ELETTRONICA OGGI 429 - LUGLIO/AGOSTO 2013
EDA/SW/T&M
HIGH IMPEDANCE APPLICATIONS
Corrente di modo comune
Nella sezione precedente è stato menzionato il fatto che gli
strumenti sono responsabili di alcune delle correnti che gene-
rano la tensione di modo comune, Vx (Fig. 4). Queste correnti
di modo comune sono diretta conseguenza dell’ampiezza
delle tensioni sugli avvolgimenti del primario e del seconda-
rio del trasformatore di potenza che agiscono sulle capacità
non schermate ai capi del trasformatore. Nella figura 4 viene
riportato un classico esempio di un trasformatore di potenza
di uno strumento progettato con le schermature sul primario
e sul secondario. Gli schermi all’interno del trasformatore
svolgono la medesima funzione degli schermi dello strumento,
già discussa in precedenza. Nel caso dello schermo dello stru-
mento, quando una porzione della misura resta non schermata,
le linee del campo esterno possono introdurre una corrente
nella misura. Lo stesso avviene nel caso del trasformatore: in
questo contesto, a causa della vicinanza degli avvolgimenti
del trasformatore e dell’ampiezza delle tensioni, le correnti
potrebbero essere molto più elevate nel caso gli schermi del
trasformatore siano assenti. Il condensatore C1 rappresenta la
capacità non schermata dall’avvolgimento del secondario allo
schermo del primario. Questa è la porzione del primario che
rimane priva di schermatura. Allo stesso modo il condensatore
C2 rappresenta la capacità non schermata dall’avvolgimento
del primario allo schermo del secondario. La corrente di modo
comune totale è la somma delle correnti attraverso ciascuno
di questi condensatori. La corrente di modo comune subirà un
incremento nel momento in cui crescono le tensioni nel prima-
rio e nel secondario del trasformatore o quando la frequenza
di funzionamento dell’alimentatore aumenta. La capacità non
schermata offre un’impedenza sempre minore ai fronti ad
alta frequenza, contribuendo all’incremento della corrente di
modo comune. La corrente di modo comune che ha origine
sul primario fluisce attraverso il condensatore C2 nei circuiti
del secondario, nello chassis attraverso i terminali di misura
e alla fine ritorna alla massa del primario che l’ha generata. La
corrente di modo comune che ha origine sul secondario fluisce
attraverso il condensatore C1 nel circuito del primario, nello
chassis attraverso il modulo di ingresso della potenza e quindi
attraverso i terminali di misura per ritornate alla fine alla massa
del secondario che l’ha generata. La corrente di modo comune
netta provoca una caduta di tensione nell’induttanza del cavo
di alimentazione dello strumento, oltre a una caduta di tensione
nella connessione a massa tra il DUT e lo strumento. Per tale
motivo è meglio usare, laddove possibile, la connessione dello
chassis fornita dalla strumentazione per evitare di introdurre
una nuova massa di protezione nel sistema. La capacità non
schermata e, in misura minore, la resistenza in DC ai capi del
trasformatore, possono accoppiare le correnti di rumore prove-
nienti da altre sorgenti che generano differenze nelle masse di
protezione attraverso la struttura.
Esempio di sistema di test SMU singolo schermato e messo a
terra in modo corretto
Nell’esempio riportato in figura 5a, se il terminale LO di misura
deve essere messo a terra con il terminale LO del DUT, diretta-
mente oppure attraverso un condensatore, le correnti di terra
scorreranno nei terminali di misura e si dovrebbe ricorrere al
rilevamento remoto per eliminare la tensione di errore gene-
rata dal campo elettrostatico fra le due masse di protezione.
Nella figura 5b, se lo schermo che avvolge il DUT è connesso
a massa, la corrente non fluirà attraverso la connessione del
terminale LO di misura. In questo caso, la capacità tra il DUT
e lo schermo che lo circonda dovrebbe essere minimizzata.
In figura 5c, lo schermo è collegato a massa con lo strumento
attraverso un resistore limitatore di corrente. In questo caso il
potenziale tra le masse di protezione rappresentato da Vx non
forza alcuna corrente poiché è stata introdotta solo una massa
di protezione. In tutti questi casi il terminale di guardia dovreb-
be essere posto il più vicino possibile al DUT ed essere escluso
una volta all’interno dello schermo del DUT.
Nella figura 5d è stato introdotto un secondo strumento nel
sistema di test. In una situazione di questo tipo è difficile impe-
dire a tutte le correnti di massa di entrare nello strumento
in quanto vi sono due differenti collegamenti della massa di
protezione. In questo caso la corrente risultante può essere
ridotta collegando il terminale LO alla terra di protezione con
una resistenza di valore elevato in un singolo punto connetten-
do entrambi gli schermi allo schermo del DUT come riportato
in figura 5d. in questo caso la maggior parte della corrente
fluirà sia attraverso i trasformatori di potenza sia attraverso il
sistema di schermi. Poiché alcune correnti fluiranno attraverso
Fig. 5c – Con una singola SMU, mettendo a massa lo schermo mediante
un resistore con lo strumento, non circolano correnti di errore nel ter-
minale LO di misura
