¿Cómo puedo blindar los cables de señal en un entorno eléctricamente ruidoso?

El campo eléctrico o campo E del ruido de alta impedancia puede superar fácilmente los 50 V/m de una línea eléctrica cercana con 240 Vrms o ~679 Vpp. Pero con esta alta impedancia (fento-faradios) y alta constante dieléctrica del cuerpo, hay muy poca corriente a través de nuestro cuerpo a 50 o 60 Hz, y baja caída de voltaje, ya que nuestro cuerpo tiene muchos órdenes de magnitud de impedancia más baja que la impedancia de acoplamiento del campo E perdido. C (fento-faradios).

Sin embargo, de alguna manera, cuando usamos una placa de circuito (un cuerpo de antena CM más pequeño diferente con electrónica) vemos señales de frecuencia en línea muy diferentes.

¿Lo que debe hacerse?

Necesitamos usar amplificadores diferenciales de impedancia muy alta con una relación de rechazo de modo común muy alta CMRR como el ANA116

• La impedancia del primer electrodo al cuerpo debe ser baja (> 4 décadas menos que la carga) y la tierra del amplificador electrónico flotante también debe estar conectada al cuerpo, por lo que aumentamos la relación entre la fuente de interferencia y la baja impedancia objetivo de la señal de protección.
• En segundo lugar, equilibramos todas las señales para que el amplificador tenga exactamente la misma alta impedancia usando entradas de fuente de corriente balanceadas muy bajas.
• En tercer lugar, mediante el uso de un escudo coaxial Active Guard
• Cuarto usando el común de la batería bipolar como segundo blindaje coaxial usando cables triaxiales
• mediante el uso de un estrangulador de CM grande para aumentar la impedancia transitoria de alta frecuencia para evitar la excursión más allá del rango de entrada de CM con un límite de carga pequeño de RF (par emparejado)
• para una respuesta de CA más baja, se utilizan INA estabilizados por chopper de <<1 Hz.

Considere que los EEG de alta calidad pueden lograr un bajo nivel de ruido en el rango de 1uV, que es una relación de 8 décadas o 160 dB para los instrumentos de mejor rendimiento o un CMMR de 160 dB que es mucho mayor que lo que puede hacer un INA a menos que use todos los métodos sugeridos. en Notas de aplicación del amplificador de instrumentos (INA) . (UN #)

- Puede hacer uno propio con el promedio de todos los electrodos y el búfer para crear una "tierra virtual" activa usando +Gd y -Gd (protectores) en el INA 116

• Para su situación, puede obtener resultados satisfactorios con 120dB CMRR o puede necesitar más, pero no necesita conexión a tierra, pero ayudaría a desviar E-Fields perdidos a otra ruta, reduciendo así los niveles de E-Field.
• La corriente de protección está limitada por una serie R alta desviada por la resistencia del electrodo. Para una fuente de baja impedancia, se muestra una fuente amortiguada de 150 ohmios en el tercer caso a continuación. El gnd es el voltaje del centro de la batería gemela.

• consulte la implementación a continuación para coaxial doble, triaxial doble y coaxial doble con búfer.

• La práctica más común utiliza la "impulsión de la pierna derecha" para crear una "tierra virtual". Las características disponibles de muchos INA son hacer uso de la señal de "guardia" de baja impedancia de cada canal para proteger la señal en sí. Esto también mejora el ancho de banda al reducir la corriente CA y, por lo tanto, la capacitancia del cable se cancela de Ic = C dv/dt donde el dv/dt de la señal en relación con la señal de protección se aproxima a cero para el ancho de banda del amplificador.

Sin embargo, incluso "Guardar" tiene sus límites si la entrada CM excede el rango de entrada lineal.

• Entonces, ¿cómo podemos crear una tierra virtual de baja impedancia para desviar el acoplamiento C de alta impedancia de los campos eléctricos dispersos sin acoplar más ruido?
• reduciendo la corriente CM.
  • ¿Cómo reducir la corriente CM?
    • 1) derivando el voltaje del campo electrónico a una tierra virtual
    • 2) elevando la impedancia CM a la señal de modo diferencial (DM) sin afectar la impedancia DM.

¿Qué se ha probado?

• use el centro 0V de dos baterías +/-V que es de baja impedancia en relación con los rieles de suministro de modo común en los amplificadores, y colóquelo como un electrodo de punto medio lejos de los artefactos musculares (como una pierna inmóvil).

¿Cómo puede fallar eso?

• el diferencial de voltaje de la batería crea una compensación de CC que no debe amplificarse mediante el uso de un corte de CC adecuado.
• La ruta de tierra puede actuar como otra antena E-Field con una ruta ligeramente diferente a la de las señales. Debe estar estrechamente acoplado a cada señal con cables emparejados.

¿Cuál es la práctica más común?

• obtenga la señal de modo común tomando la suma menos la diferencia y conduzca un electrodo de cuerpo desde un amplificador operacional (también conocido como = aka), por ejemplo, "impulsión de pierna derecha"

¿Qué más es posible? - Uso de electrodos acoplados sin gel con un espacio de 0,1 mm, con almohadilla central y anillo de protección para medir el campo eléctrico de proximidad con INA activo sobre el electrodo de PCB redondo

¿Cuál es un buen par de baterías para usar que sean de baja impedancia y voltaje estable?

• dos de litio de 9v (no recargables, de larga duración) (mucho mejor que las alcalinas)

• seis 16850 Lipo 3.6V. recargable (más costo inicial pero vida útil más larga después de unos cientos de ciclos)

  • O utilice una fuente de alimentación CA-CC con clasificación médica con una corriente de fuga muy baja, a diferencia de los diseños comerciales con fuga a tierra de hasta 0,5 mA.

Otras notas

• En su caso sin disponibilidad de Gnd, no hay fugas conducidas a tierra, pero tampoco hay reducción de EMI como resultado. Por lo tanto, el ruido modulado por SMPS, cuando se irradia con la modulación AM E-Field acoplada al cuerpo y parcialmente rectificado por los diodos de protección ESD en el extremo frontal, aparece como un factor de ruido CM. Por lo tanto, los métodos anteriores pueden resultar más desafiantes con los suministros SMPS. Aquellos con PFC activo efectivo pueden ser mejores. Los cargadores típicos de portátiles serían mucho peores. Los suministros lineales pueden ser malos ya que las corrientes de pulso de carga del rectificador pueden multiplicar por 10 la corriente de descarga promedio, ya que está inversamente relacionada con el %V de ondulación antes de la regulación. Estas son algunas de las razones por las que las PSU médicas son más estrictas y costosas, así como una mejor inmunidad contra los transitorios de la línea eléctrica cuando se usan correctamente.

Intente posiblemente usar perlas de ferrita o condensadores de derivación (.005uf @ 2 KV) en sus fuentes de EMI (interferencia electromagnética), por ejemplo, iluminación fluorescente, fuente de alimentación conmutada conectada a computadoras portátiles. Haga funcionar toda su impresora, proteja los cables a través de un tubo de metal para protegerlos. Cuando haga funcionar su equipo, use una luz incandescente y apague el fluorescente.

Intente martillar algunos pies de tubería de cobre en el césped o jardín fuera de la ventana del laboratorio. Pase un cable trenzado grueso por la pared, a través de un orificio discreto en el marco de la ventana, hasta su banco. Si se encuentra en un clima más seco que el oeste de Escocia, guarde una regadera en un armario y utilícela discretamente cuando el clima no lo acompañe.

Si la conexión a tierra resultante en sí misma no es adecuada, la teatralidad puede ser suficiente para incitar a alguien a instalar una solución más oficial.