Simular puesta a tierra en LTSpice

Un par de cosas a tener en cuenta:

1. El suelo no es especial. No en realidad, y no en LTSpice. Tierra no es más que el potencial que hemos decidido que sea 0V. Es una etiqueta, y una que es totalmente artificial y arbitraria.

2. Para llevar mi punto a casa, no importa qué parte de su circuito LTSpice elija como tierra. Si mueve su terreno de una red a otra completamente diferente, no habrá ningún cambio en el resultado simulado. Los valores probablemente cambiarán pero solo superficialmente (porque ha cambiado lo que LTSpice está usando para 0V).

3. LTSpice solo puede simular un circuito. No se admiten los nodos de aislamiento o flotantes.

Dicho esto, parece que podrías estar pensando demasiado en esto. Lo único de lo que debe preocuparse al elegir su nodo de tierra es a qué desea que LTSpice haga referencia a todos los voltajes en la simulación. Eso es todo.

Y cuando quieres un 'segundo terreno', ¿qué significa eso realmente? Significa que simplemente desea una red que, para todos los efectos, no esté conectada a tierra, pero que se mantenga con el mismo potencial. 'Mantenido en el mismo potencial' aquí realmente solo significa que desea que esto también sea un punto de referencia de 0V.

Lo que normalmente hago es usar la opción de red 'COM' ya disponible, que es solo otra etiqueta y símbolo de red proporcionados por conveniencia. No está conectado a tierra, solo está conectado a lo que lo conectas. Construyo mi circuito exactamente como lo pretendo, con la tierra GND y las tierras COM separadas colocadas y conectadas tal como lo estarían físicamente.

Luego, una vez que termino, conecto COM a GND... a través de mi confiable resistencia de 1 EΩ. Así es, Exa ohmios. ¿Está perfectamente aislado? No, pero tampoco lo es tu circuito del mundo real. La fuga a través de nuestra resistencia de 1EΩ va a ser menor que un fA, lo que probablemente sea sustancialmente (como órdenes de magnitud) menor que la fuga que obtendrá en el trato real.

Pero no use solo una resistencia, coloque un condensador de 1 zF (sí, zeptofaradio) en paralelo. Nuevamente, esto será mucho más bajo que el acoplamiento capacitivo real que casi seguramente está presente cuando se construye físicamente, y elimina algunos problemas con valores de resistencia demasiado altos que hacen que la velocidad de simulación sea extremadamente lenta.

Por supuesto, en su aplicación, probablemente sería mejor intentar hacer una estimación aproximada del acoplamiento capacitivo parásito que podría tener entre la tierra de alimentación y la tierra del chasis y usar ese valor en lugar de un capacitor de 1 zF. unos pocos pF no son inusuales.

Aquí hay un ejemplo de esto en acción. Es el accesorio de texto para una fuente de alimentación push-pull aislada. Tenga en cuenta que el aislamiento se simula usando COM en la salida, pero con este pequeño truco de impedancia, aún se comporta exactamente como se esperaba.

De todos modos, realmente es así de simple. Pero también es fácil convencernos de que no lo es.

1) Depende de qué ruido desea simular, ruido de modo común o ruido de modo diferencial. Para el modo diferencial, puede evitar conectar el punto medio entre el condensador.

2) No creo que puedas darle un toque diferente a las especias.

Puedes simular cualquier cosa que puedas modelar. Solo hay una red de tierra, pero es solo el punto de referencia para la simulación: la red de cero V. Si está modelando la tierra del circuito y la tierra del marco, significa que tiene dos redes. ¿Cómo se acoplan esas redes? El modo común generalmente ingresa a través de una capacitancia parásita. Así que agregue una red de "Marco" y agregue algo de capacitancia a ambos cables de su fuente de alimentación. Por ejemplo como este:

En este circuito se supone que:

1. El punto común del filtro Y y el neutro están conectados a PE, sin resistencia parásita ni inductancia.
2. El marco solo se acopla al circuito a través de una capacitancia parásita, 10pF tanto para el neutro como para el activo.

Puede observar que el marco está esencialmente flotando entre los dos potenciales. Si agregara algunos detalles sobre cómo está conectado su circuito, la respuesta podría ser más detallada.

Haz una búsqueda de "sistemas de puesta a tierra". Si tiene un neutro y PE funcionando en este circuito, entonces ambos están conectados juntos en un panel. Si su marco está conectado a PE, lo que sería necesario para una certificación UL, el marco está conectado a tierra. En este caso, el cable - de V2 está conectado a tierra y la unión de su filtro también está conectada a tierra con quizás una resistencia en serie muy baja y algo de inductancia.

Probablemente una mejor idea es modelar una LISN (red de estabilización de impedancia de línea). Esto es lo que se colocaría entre una fuente de alimentación y su dispositivo cuando lo pruebe un laboratorio de certificación. Entonces, V2 sería su fuente de alimentación con conexión a tierra ideal y la línea, el neutro y PE pasarían a través de su circuito LISN hasta el circuito de su dispositivo.

Para ver los efectos, cambie cada valor con la tolerancia conocida del peor de los casos, luego reemplace su referencia de 0 V con un generador de impulsos conectado a tierra de, digamos, 1 V en su suelo para simular el ruido de banda ancha entre el suelo. Utilice cualquier frecuencia de repetición para simular de 50 a 50 MHz. CMRR es una función de la impedancia desequilibrada de su cable y circuito. Inserte 0,5 uH/m entre el generador para simular la longitud del cable de tierra.