2.5. Ghép nối với lƣới điện – xử lý tín hiệu
2.5.1.1. Mạch ghép dung kháng C
một bộ lọc thông cao dùng tụ C, nhƣng bộ lọc này phải có khả năng chịu đƣợc điện áp cao của lƣới điện đặt lên, tức là tụ điện C phải là tụ cao áp chịu đƣợc điện áp lƣới. Trong sơ đồ (2.13. a): Tụ C và R tạo thành một bộ lọc thông cao, tần số lọc trung tâm đƣợc tính theo cơng thức sau: f0=1/2ΠRC.
Với điều kiện là ứng với tần số điện lƣới 50Hz thì Zc phải rất lớn so với R và tụ C phải có khả năng chịu đƣợc điện áp cao hơn điện áp lƣới điện. Về mặt ngăn cản điện 220V - 50Hz thì Zc càng lớn càng tốt và R càng nhỏ càng tốt nhƣng thực tế thì điều đó lại cịn phải phụ thuộc vào tín hiệu cần truyền, do vậy Zc khơng thể tăng mãi đƣợc.
Hình 2.13: Mạch ghép dung kháng
Ví dụ yêu cầu ở đầu ra:
- Đối với dòng điện 220V- 50Hz là : (suy giảm hơn 3dB) - Đối với tín hiệu thơng tin 1MHz: Us suy giảm < 1dB
Do kết quả khơng nhất thiết phải chính xác một cách tuyệt đối mà chỉ cần nằm trong một khoảng nào đó nên ta có thể tính một cách gần đúng nhƣ sau:
(2.1) Với R= 1KΩ → C > 18.10-11(F) ~0.2 (nF) Tƣơng tự với tần số 1MHz:
(2.2)
Với R= 1KΩ → C > 18.10-11(F) ~0.2 (nF)
→ giá trị của R và C nằm trong khoảng trên sẽ thỏa mãn với điều kiện đƣợc đƣa ra.
Sơ đồ (a) tuy thõa mãn về nguyên lý nhƣng thực tế sẽ khơng an tồn do điện cao áp vẫn tiếp xúc trực tiếp với mạch điện và ngƣời sử dụng có thể bị giật nếu chạm vào phần đó. Sơ đồ (b) cũng là tƣơng tự với sơ đồ (a) với C
nhƣng sơ đồ (b) sẽ an toàn hơn cho mạch điện và ngƣời sử dụng do tụ C1 và C2 sẽ cách ly hoàn toàn với mạch điện.
2.5.1.2. Mạch ghép kết hợp cảm kháng và dung kháng L-C
Hình 2.14: Mạch ghép kết hợp LC
Mạch ghép dung kháng ở trên có ƣu điểm là khá đơn giản, nhƣng chỉ có thể làm việc tốt với điều kiện điện lƣới là điện hạ thế (không quá lớn) và tần số của tín hiệu sóng mang cần truyền phải lớn hơn tần số dòng điện xoay chiều một khoảng nhất định. Nếu nhƣ điện áp của dòng điện lƣới là vài KV trở lên hoặc tần số của tín
trên. Nguyên nhân là do R gần nhƣ không thay đổi trở kháng khi tần số thay đổi, vì thế mà bậc lọc của mạch chỉ là bậc nhất nên hiệu quả lọc không cao.
Do vậy đối với những trƣờng hợp đó phải sử dụng các mạch phối hợp phức tạp hơn nhƣ mạch kết hợp LC. Có hai cách sử dụng L trong trƣờng hợp này là dùng cuộn cảm đơn hay ghép biến áp. Việc ghép biến áp tuy phức tạp hơn nhƣng đạt hiệu quả rất cao và rất an toàn cho ngƣời sử dụng do việc cách ly hoàn toàn phần mạch với lƣới điện, điều đó cịn có giá trị bảo vệ mạch điện rất tốt khi lƣới điện gặp các sự cố nhƣ quá áp hay bị sét đánh. Khi hoạt động, cuộn cảm L mắc song song có vai trị cũng giống nhƣ tụ C là cho tần số cao là tần số của tín hiệu sóng mang đi qua và gây suy hao lớn với tần số thấp là tần số của dòng điện lƣới.
Đối với cả sơ đồ thu và sơ đồ phát tín hiệu thì mạch phối ghép cũng gần giống nhau. Tuy nhiên, ZC ở mạch phát thƣờng nhỏ hơn khá nhiều so với ZC ở mạch thu, do trở kháng ra ở mạch phát là nhỏ đóng vai trị là R nhỏ nên ZC khơng cần lớn để giảm suy hao cho tín hiệu phát đi. Sơ đồ (c) là toàn bộ phối ghép với lƣới điện cho lƣới điện 3 pha.