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di protezione, nonché cavi schermati e la connessio- ne della schermatura dei cavi, che sono ignorati nello schema per motivi di semplicità. La tensione di modo comune può essere un segnale in CC o CA, a seconda della sua fonte. Le fonti in installa- zioni industriali possono provenire da: • Errori di cablaggio o di messa a terra • Accoppiamento capacitivo o induttivo con cavi o terminali a causa di interferenze elettromagnetiche provenienti da motori elettrici, macchine o transienti ad alta potenza nelle vicinanze • Fulmini che colpiscono i cavi Ad esempio, i fili senza messa a terra presentano spesso un livello di rumore di modo comune compreso fra 4 e 5 V a frequenze tra 50 e 60 Hz. Alcuni impianti chimici possono avere un rumore di modo comune anche di 60 V. Inoltre, è risaputo che i sistemi marini presentano se- gnali di rumore di modo comune fino a 35 V.[1] A sua volta, la presenza di una tensione di modo comu- ne non è sempre involontaria. Alcune applicazioni sono progettate per avere una differenza di tensione di modo comune, come gli ingressi che si collegano a celle di bat- terie ad alta tensione, le termocoppie esposte e immerse in soluzioni elettrolitiche o le fornaci per metalli fusi. Se i moduli di ingresso analogico non fossero proget- tati per alte tensioni, la presenza di un’alta tensione di modo comune potrebbe tradursi in un superamen- to del valore massimo nominale assoluto di tensione per l’amplificatore dello stadio di ingresso, per il mul- tiplexer o per il convertitore analogico/digitale (ADC), con un conseguente danneggiamento permanente del circuito. Anche nei casi in cui un ingresso è protetto dalle alte tensioni, un’alta tensione di modo comune potrebbe causare un degrado dell’accuratezza e dare valori non affidabili. Livelli di supporto Esistono diversi livelli di supporto per un’alta tensione di modo comune su moduli di ingresso analogici: -- Protezione da sovratensione. Il modulo è protetto da un’alta tensione di modo comune, ma non necessariamente è in funzione durante un evento di sovratensione. I valori rilevati durante tali eventi sono difettosi. -- Diagnostica di sovratensione e segnalazioni di guasti. L’evento di sovratensione è rilevato dal modulo e segnalato al processore per indicare un guasto. In questo modo si garantisce l’affidabilità di tutti i valori. I valori non vengono rilevati durante la sovratensione. -- Esercizio normale, accuratezza ridotta. Alcuni moduli possono essere in funzione durante un evento di alta tensione di modo comune, ma con un’accuratezza ridotta. -- Esercizio normale, con accuratezza completa. A questo livello di supporto per alta tensione di modo comune, il modulo di ingresso conserva un’elevata accuratezza, anche nel corso dell’evento. La sfida progettuale consiste nel raggiungere un esercizio normale in presenza di un’altra tensione di modo comune, sia con un’accuratezza completa sia con un’accuratezza ridotta. Tecniche di supporto Esistono tre tecniche generali per supportare un’alta tensione di modo comune sull’ingresso analogico, con topologie multiple: • Isolamento di messa a terra • Blocco di modo comune tramite: Interruttori photoMOS oppure Un multiplexer ad alta tensione • Scaling di modo comune: Utilizzo di un partitore resistivo e di un amplificatore per strumentazione (INA - instrumentation amplifier). Un amplificatore differenziale discreto o integrato L’isolamento di messa a terra crea canali completamente isolati con una messa a terra locale separata per ciascun canale. La differenza di modo comune fra i canali può es- sere alta quanto la barriera di isolamento dei dispositivi di isolamento. Questa tecnica raggiunge tipicamente la massima tensio- ne di modo comune possibile, nella fascia di molti kilovolt. Utilizzando la tecnica di blocco di modo comune, il ca- nale attivo attraversa la catena di segnale, prendendo il terminale negativo come massa (la massa del modulo è isolata). Tutti gli altri canali sono bloccati tramite inter- ruttori con un’alta tensione di bloccaggio. Nella tecnica di scaling di modo comune, l’alta tensio- ne di modo comune viene ridotta tramite l’attenuazione passiva a monte o attorno a un amplificatore, in modo tale da non superare i limiti di tensione dell’amplifica- tore. Entrambe le tecniche di blocco e di scaling possono permettere di realizzare un supporto di tensione di modo comune tra basso e medio in base ai dispositivi e all’ali- mentazione. La topologia isolata da canale a canale Questa topologia può permettere di ottenere il più am- pio intervallo di modo comune. Si basa sulla creazione di canali di ingresso separati in isole dotate di isola- mento galvanico con una massa flottante per ciascuna ANALOG AMPLIFIERS ELETTRONICA OGGI 509 - APRILE 2023 29