19. Помехи, вызванные атмосферным электричеством.

Атмосферные помехи – это электромагнитные излучения широкого диапазона частот, возникающие в результате действия атмосферного электричества. Атмосферные помехи затрудняют работу радиоэлектронных средств, сокращают дальность и качество приема радиосигналов.

Помехи радиоприёму от электрических процессов, непрерывно происходящих в атмосфере Земли. Каждое нерегулярное изменение (разряд и др.) атмосферного электричества вызывает излучение электромагнитных волн всевозможной длины, действие которых на антенну радиоприёмника проявляется на его выходе в виде шумов и тресков (громкоговоритель), штрихов или чёрточек (кинескоп) и др. Уровень принятых антенной атмосферных помех зависит от расстояния и условий распространения радиоволн (в данное время дня и года) между источником их возникновения и местом приёма. Наиболее мешают такие помехи на длинных и средних волнах радиовещательного диапазона; с переходом на короткие волны помехи резко ослабевают. Особенно сильные атмосферные помехи создают грозовые разряды. Для ослабления действия помех применяют направленные антенны и специальные схемы радиоприёмников.

19. Помехи, вызванные статическим электричеством.

При импульсном разряде статического электричества в виде искры возникают переходные напряжения и токи, связанные с переходными электрическими и магнитными полями, которые вызывают не только функциональные помехи в вычислительных машинах, телефонных аппаратах или дру­гих электронных приборах, но могут вызвать разрушения элект­ронных компонентов. В то время как комплексные системы, например клавиатуры вычислительных машин, программируемые управляющие устройства, являются сравнительно стойкими к разрядам статического электричества, то при непосредственном касании полупроводниковых элементов и электронных узлов сла­бые разряды статического электричества, которые оператор при определенных обстоятельствах совершенно не замечает, оказыва­ются достаточными для повреждения полупроводниковых эле­ментов. Заряды статического электричества возникают в виде скопле­ния носителей зарядов одной полярности при разделении сред, до этого плотно соприкасавшихся, из которых по крайней мере одна должна быть изолятором (иначе сразу бы возникла компен­сация зарядов). В зависимости от взаимо­действующих материалов заряды могут иметь положительную или отрицательную полярность. Наиболее часто проблемы ЭМС воз­никают в результате разрядов статического электричества между объектом и телом человека или малогабаритной мебелью (стуль­ями, креслами, тележками с измерительными приборами и т.д.).  В зависимости от обуви, покрытия пола и влажности воздуха человек может заряжаться примерно до 30 кВ. Начиная с этого напряжения наступают заметные частичные разряды, которые так же, как у разрядников самолетов, вызывают увеличение проводи­мости окружающей среды. В результате устанавливается стацио­нарный потенциал равновесия. Обычно возникающие при ходь­бе по коврам потенциалы имеют значение от 5 до 15 кВ. Такого же порядка, однако несколько меньшими по значению вслед­ствие больших емкостей оказываются потенциалы мебели. По­тенциалы до 2000 В часто не принимаются во внимание, однако они вполне достаточны для того, чтобы повредить полупровод­никовые компоненты. Накопленная энергия в зависимости от емкости заряженного тела, равной 50—1500 пФ (емкость человека — 150 пФ) может составлять несколько десятых долей джоуля. Международной электротехнической комиссией (IEC) приняты стандартизованные параметры источника СР: емкость  150 пФ и внутреннее сопротивление 330 Ом.  Само по себе суще­ствование разрядов статического электричества редко создает проблемы ЭМС, например при разрядке лимбов измерительныхприборов, экранов телевизоров и т. д. Проблемы возникают при быстром импульсном разряде между заряженными телами, во время которого появляется импульсы тока с временем нараста­ния в наносекундном или субнаносекундном диапазоне. Не быс­трые изменения напряжений, а импульсные разрядные токи и связанные с ними изменяющиеся во времени магнитные поля ведут, как правило, к нежелательным электромагнитным влия­ниям. Рис2.6. Схема замещения цепи разряда заряженного тела человека или заря­женного проводящего предмета: C_и R_и — эквивалентные параметры замещения статически заряженного тела; R_п — последовательное сопротивление; C_з R_з — емкость и сопротивление по отношению к земле объекта, через который происходит разряд или перезаряд Во многих случаях феномен разрядов статического электриче­ства можно с хорошим приближением смоделировать при помо­щи сравнительно простой схемы замещения (рис. 2.6). Сопро­тивление R_п в зависимости от источника помех имеет примерные значения: для человека 1 кОм, для малой мебели от 10 до 50 Ом. Если рассматривать разряд непосредственно у земли ( R_з→0 С₃ →∞) и принять индуктивность цепи разряда 1 мкГн/м, то в первом случае R_п>>ωL, т. е. разряд затухает апериодически с постоянной времени Т= С_иR_п. Во втором случае R_п <<ωL, т. е. имеет место колебательный разряд с частотой f = 1/2π  (рис. 2.7). Время нарастания тока можно оценивать постоянной време­ни L/R_п. Типичную крутизну фронта тока составляют несколько десятков ампер в наносекунду, типичные максимальные ампли­тудные значения тока от 2 до 50 А. Обычно при разряде с тела человека имеет место большая крутизна фронта тока, при раз­рядке с предметов — большие амплитуды тока, В обоих случаях это объясняется различными значениями сопротивления R_п. Искра обладает силь­но нелинейными свойствами. При слабом заряде, т.е. при потен­циалах тела человека ниже примерно 8 кВ, а для проводящих предметов ниже примерно 3 кВ, искра при определенных обстоятельствах вследствие недостаточного получения дополнительных зарядов из соседних с ней областей прерывается на короткое вре­мя и вновь зажигается, когда потенциал зоны разряда (например, кончик пальца) в результате дополнительного притока зарядов вновь поднимется. Формы кривых тока имеют в этом случае сложный вид, особенно фронт импульса. Для описания этих ва­риантов сосредоточенные компоненты простой схемы замеще­ния согласно рис. 2.6 заменяются распределенными параметра­ми, и переходные процессы описываются теорией длинных электрических линий. До настоящего времени мы исходили из того, что заряженное тело разряжается непосредственно на землю ( R_з→0 С₃ →∞) и тем самым оно принимает за короткое время потенциал земли. Но часто имеют место случаи, когда во время разряда часть заря­дов стекает на другое изолированное тело (R_з→∞) например, при касании интегральной схемы, лежащей на рабочем столе, или при касании к электронному узлу. Искра прерывается тогда, когда оба тела приняли равный потенциал, если не учитывать падение напряжения на искре.