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L’interferenza elettromagnetica (Electro Magnetic Interference - EMI) è definita in generale come qualisasi presenza non voluta di energia elettrica o elettromagnetica che causi, in un apparato elettronico, risposte indesiderate, degrado delle prestazioni, o guasti.  Le interferenze elettromagnetiche può essere divise in interferenze a banda stretta (per esempio l’interferenza dei cellulari GSM) ed interferenze a banda larga (per esempio l’interferenza dovuta a linee elettriche ad alto voltaggio). Allo scopo di proteggere gli apparati elettonici moderni dalla pervasiva presenza di sorgenti di interferenza del mondo odierno, si implementa abitualmente una combinazione di approcci diversi: schermatura, filtraggio e, se possibile, riduzione dell’interferenza alla fonte. 

Il metodo più semplice e comune di proteggere i dispositivi elettronici consiste nel racchiudere il dispositivi all’interno di una “gabbia di Faraday”, ovvero un involucro di materiali conduttivi. Questo fa sì che il dispositivo sia protetto dalle interferenze esterne e contiene le interferenze che il dispositivo può esercitare su altri apparati e componenti. L’utilizzo esclusivo di questo approccio ha però un problema: la maggior parte degli apparati elettronici richiede linee di segnale e di potenza. La presenza di queste linee costituisce una apertura nella gabbia di Faraday che offre  una via per le interferenze.   

Questo problema è risolto dall’utilizzo di connettori filtrati che contengano l’interferenza elettromagnetica da entrambi i lati della gabbia di Faraday

Grounded Conductive Enclosure

Filtri EMI: Termini e Definizioni

  • Attenuazioe (dB): La risuzione della densità di Potenza di un segnale nel suo propagarsi attraverso una linea di trasmissione. 
  • Pendenza di attenuazione (dB/oct): una misura di dell’attenuazione in funzione della frequenza.
  • Perdita di Inserzione o Insertion Loss (dB): La perdita di potenza trasmessa ad un carico dovuta alla presenza del filtro. 
  • Frequenza di taglio (Hz): il limite di frequenza a cui la risposta in frequenza di un sistema viene attenuata anziché trasmessa. Tipicamente viene definite come la frequenza a cui si raggiungono i -3 dB perdita di inserzione.
  • Diagramma di Bode (dB vs Hz): un grafico della funzione di trasferta per un sistema lineare e invariante nel tempo, che illustra la risposta in frequenza del sistema a frequenze diverse.
Ideal Low Pass Filter
  • Punto a -3 dB point: 1 rad/sec -> .159 Hz
  • Pendenza di attenuazione: -20 dB/decade
  • Perdita di Inserzione a 100 rad/sec:-40 dB
Angular Frequency

Tecnologie dei condensatori coi filtri EMI

Condensatori tubolari:
  • Il condensatore ha forma cilindrica, con i terminali alle estremitàTubular Capacitors
  • I condensatori tubolari sono stati i primi ad essere incorporati in filtri EMI
  • Non sono disponibili con valori di capacità particolarmente alti
  • Non sono adatti ad applicazioni in condizioni di shock e vibrazioni estreme
  • Non adatti ad alti voltaggi a causa del basso spessore di isolamento
  • I condensatori tubolari hanno rappresentano ancora un segmento importante del mercato ma stanno cedendo il passo ad altre tecnologie
Condensatori chip:
  • Questi condensatori si montano sulla superficie del circuito stampato
  • Hanno dei valori di capacità più ampio dei condensatori tubolariChip Capacitors
  • Possono essere rimossi e sostituiti dal circuito stampato con un costo minimo
  • Meno suscettibili a shock e vibrazioni dei condensatori tubolari 
  • Hanno una frequenza di risonanza a 120 MHz, il che può essere problematico per alcune applicazioni
  • Basso costo e facile reperibilità 
Planar Capacitor Array:
  • Questo tipo di condensatori è ottenuto da un disco di materiale ceramico
  • Il disco può contenere differenti valori di capacità per ogni pin, così come pin non filtrati (feed through) pins e pin di massa 
  • E’ la migliore tecnologia per applicazioni in condizioni di alte vibrazioni e shock
  • Ha il più basso rateo di difetti
  • Non ha frequenze di risonanza
  • Può arrivare fino a tensioni di lavoro di 1000 VDC
  • Si possono gestire diversi valori di capacità, entreo un range di 10 a 1
    • o    Esempio: da 1000 pF a 10,000 pF
Planar Array

Configurazioni di filtri EMI

Filter Configurations
  • Alto valore della sorgente o del carico:  >100 Ohms
  • Basso valore della sorgente o del carico:  < 10 Ohms
Pi FilterLC Filter