Chương 8: Giao thao điện từ (EMI)
8.2. Từ trường và sự khử
Hình 8-1 mô tả trường điện từ xung quanh một đường dây khi dòng điện đi xuyên qua mặt giấy. Hướng của từ trường có thể xác định thông qua quy tắc bàn tay phải. Đặt ngón cái bàn tay phải của bạn theo hướng của dòng điện. Từ trường đường dây sẽ quay theo hướng cua các ngón tay của bạn.
Hình 8-1: Đường sức từ xung quanh một đường dây tuân theo quy tắc bàn tay phải
Bây giờ chúng ta nhìn hình 8-2. Ở đây là hai dây dẫn, một có dòng điện đi ra khỏi trang giấy và một thì dòng điện đi vào trong trang giấy. Nếu như hai dây dẫn đang mang một tín hiệu và dòng điện phản hồi của nó, các dòng điện sẽ bằng nhau và ngược chiều. Bởi vậy trường điện từ sẽ bằng nhau và ngược chiều. Bạn hãy giả sử như mình đứng ở bên trái của trang giấy. Khi đó một đường dây sẽ gần bạn hơn so với đường dây kia (đường dây đó là đường dây có dòng điện đi vào trang giấy). Bởi vậy bức xạ điện từ EMI từ đường dây đó sẽ lớn hơn so với đường dây kia. Bạn có thể đo được bức xạ EMI này.
Hình 8-2: Một tín hiệu và dòng phản hồi của nó có các trường điện từ cái có thể khử
Nhưng nếu chúng ta để hai đường dây ở gần nhau, còn bạn đóng vai trò là một người quan sát ở bên phải, bạn sẽ bắt đầu nhìn thấy các bức xạ từ mỗi đường dây càng gần nhau hơn. Và chúng ngược pha nhau nên chúng có xu hướng kử lẫn nhau. Khi tới giới hạn, nếu như các đường dây ở rất gần nhau, các bức xạ EMI sẽ hoàn toàn khử lẫn nhau và không thể đo được nữa. Đến đây chúng ta có môộ nguyên lý cơ bản sau: Nếu bạn muốn tối thiểu hoá hệ số EMI, hãy để tín hiệu và dòng phản hồi của nó ở gần nhau.
Điều này giải thích tại sao mà các đường dây được thiết kế ở dạng cặp xoắn và làm việc đồng đều như trong môi trường xoay chiều. Giả sử hình 8-3 cặp dây xoắn mang một tín hiệu và dòng phản hồi của nó vào và ra một bộ khuếch đại. Nhắc lại là vị trí của bạn là ở bên trái của trang giấy. Tại bất cứ một điểm nào dọc cặp dây xoắn, một đường dây sẽ ở gần bạn hơn đường còn lại. Nhưng do các dây được xoắn nên trung bình thì chúng có khoảng cách như nhau đối với bạn, bởi vậy xét trung bình thì bức xạ từ mỗi đường dây sẽ khử lẫn nhau. Bởi vậy, bạn nhận được rất ít bức xạ đường dây.
Hình 8-3: Một cặp dây xoắn có tính chất mong muốn theo quan điểm của EMI