¿La impedancia de entrada de un amplificador de aislamiento o un transformador tiene un impacto en la conversión de modo común a modo diferencial?

Tengo una pregunta que solo puedo explicar claramente con un ejemplo. Se trata de la conversión de la interferencia de modo común a modo diferencial debido al desequilibrio general del sistema.

Usaré a continuación dos modelos donde se aplica un voltaje de modo común a través de un cable a los amplificadores en ambos casos. En la figura 1, el amplificador diferencial es el receptor; y en la Figura 2, un amplificador de aislamiento o cualquier sistema que tenga aislamiento como un transformador es el receptor.

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Veamos primero la Figura 1. Rs1, Rs2 pueden ser resistencias de salida de fuente y C1, C2 pueden ser la capacitancia del cable a tierra. Rin1 y Rin2 representan la impedancia de entrada del amplificador diferencial. Aquí es evidente que si queremos estimar cuánto Vcm se convierte al modo diferencial, entonces necesitamos saber Rs1, Rs2, C1, C2 y también Rin1 y Rin2. También podemos ver que incluso Rin1=Rin2, el valor de la impedancia de entrada tiene un impacto en el valor de la conversión de modo común a modo diferencial.

Ahora examinemos el caso de la Figura 2 donde se usa el amplificador de aislamiento y está presente el mismo Vcm. Para simplificar, traté de modelar ya que tiene una impedancia de entrada Rin y una capacitancia de aislamiento parásita como Cp1 y Cp2, como se muestra. En este caso, me parece evidente que Rs1, Rs2, C1 y C2 determinan nuevamente la conversión de CM a DM. Pero no es muy obvio si el valor de Rin tiene impacto en el valor de la conversión de modo común a modo diferencial.

Con respecto a la Figura 2, mis preguntas son:

Parece que las corrientes de modo común no fluirán a través de Rin pero fluirán a través de Cp1 y Cp2. ¿Es eso correcto? Si es así, ¿eso significa que el valor de impedancia de entrada del amplificador de aislamiento no tiene efecto en la conversión de CM a DM y actúa casi como un circuito abierto para los voltajes de modo común?

Respuestas (1)

Si Rin tiene un valor bajo, los voltajes en los terminales de entrada del amplificador de aislamiento se "arrastrarán" más cerca entre sí en comparación con el escenario cuando Rin tiene un valor alto. Esto significa que el valor de Rin afecta la conversión de señales de modo común a modo diferencial. Si lo lleva al extremo, si Rin es cero, no puede haber voltaje diferencial.

Cuando hay una barrera de aislamiento, no puedo estimar la conversión de CM a DM porque no sé qué Cp1 y Cp2. Por ejemplo, de esta hoja de datos: dataforth.com/catalog/pdf/8b30_31.pdf Trato la entrada del amplificador como abierta a voltajes de CM para estimar la conversión de CM a DM, pero teóricamente no puedo probarlo por mí mismo. Por eso hice la pregunta de si mi forma de pensar es correcta.
Solo las corrientes diferenciales fluyen a través de Rin, pero esa corriente diferencial puede deberse a desequilibrios en los otros componentes que convierten las señales de modo común en señales diferenciales. Rin SÍ afecta esa conversión.
Gracias por las respuestas. ¿Es mi Figura 2 lo suficientemente correcta como para estimar la conversión de CM a DM? Ahora simulé y Rin realmente tiene efecto, especialmente si es más bajo. Lo dan como 650k pero Cp1 y Cp2 no tengo.
Sí, la figura 2 es un buen comienzo. A frecuencias más altas (más de 100 kHz), probablemente sea una buena idea modelar la inductancia en serie del cable, ya que esto tendrá un efecto en las cosas y hará que las frecuencias altas sean más atenuadas en comparación con las frecuencias bajas.
¿La impedancia de entrada de un amplificador de aislamiento o un transformador tiene un impacto en la conversión de modo común a modo diferencial?
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