Interferência Eletromagnética

Introdução

Os sinais não intencionais recebidos por um circuito são designados ruídos. O ruído pode surgir tanto a partir de outros componentes de circuito ou de sistemas como a partir de fenômenos naturais como descargas atmosféricas ou radiação solar. Se o ruído interceptado degradar a operação do circuito ou sistema, ele é denominado interferência.

Podemos definir interferência eletromagnética, ou IEM, como a degradação no desempenho de um sistema ou circuito elétrico causado pelo ruído eletromagnético. Dizemos que um circuito elétrico alcança compatibilidade eletromagnética, ou CEM, se ele for capaz de operar em um ambiente eletromagnético sem ser suscetível a ruídos e sem causar interferência em outros circuitos.

A interferência só ocorrerá se necessariamente existir uma fonte que gere tal ruído, um caminho de acoplamento que transmita o ruído e um receptor que seja sensível ao ruído. Em projetos de CEM, podemos evitar a interferência reduzindo a emissão de ruído pela fonte, bloqueando o caminho de transmissão e tornando o receptor menos sensível. O sistema tem o benefício de tornar o sistema menos sensível ao ruído.

1. Fontes de Interferência

Como sabemos existem diversas fontes de IEM. As fontes abrangem desde fenômenos transitórios e naturais como a incidência de descargas atmosféricas até emissões contínuas como aquelas produzidas pelas lâmpadas fluorescentes. A interferência pode ser resultado de emissões intencionais como aquelas de telefones celulares ou transmissores de rádios. Podem ocorrer de dentro para fora ou de fora para dentro do sistema.

Mudanças repentinas na corrente das fontes causam variações súbitas, ou transitórias, que por sua vez, produzem componentes do espectro de frequência que pode causar interferência. Podem-se medir as componentes de frequência com um analisador de espectro, no caso de sinais digitais.

1.1 – Descarga atmosférica

A ocorrência da descarga atmosférica envolve a rápida transferência de mais de 20 C de carga e uma amplitude de corrente de descarga de até 50 kA. O rápido tempo de subida do pulso de corrente pode induzir uma interferência em equipamentos elétricos próximos das descargas.

1.2 – Descarga eletrostática

Quando dois materiais são esfregados em com o outro, cargas positivas se acumulam em um dos materiais enquanto cargas positivas em um dos materiais enquanto cargas negativas se acumulam no outro. O grau com o qual isso ocorre é uma função do material.

1.3 – Fontes de distúrbios de potência

Os afundamentos (remoção repentina de uma carga grande) e as elevações do fornecimento de potência podem causar interferência em um componente elétrico. Algumas vezes, as subestações de potência manobram elevados níveis de tensão. O transitório resultante pode conter componentes de frequência além de 200 MHz. Essas componentes podem causar interferência em equipamentos conectados à linha de energia.

1.4 – Transmissores de rádio

As faixas de frequências têm sido alocadas para uso específico, porém as emissões também incluirão harmônicas da frequência fundamental que podem se estender além da faixa permitida. Desta forma, por exemplo, a transmissão de rádio pode interferir com a recepção do telefone celular.

Os transmissores de rádio são geralmente projetados de modo a restringir a emissão de frequência harmônica. Um oscilador local (OL) é usualmente empregado na extremidade receptora da transmissão de rádio. Entretanto, o OL também gerará harmônicas da frequência fundamental, podendo interferir com os próprios dispositivos eletrônicos que estão próximos.

2. Elementos passivos de circuito

Resistores, indutores, capacitores e fios de conexão são considerados elementos passivos de circuitos para distingui-los dos elementos ativos como transistores. Os elementos passivos são utilizados por diversas razões, como por exemplo, para o controle de IEM, onde são muito utilizados em filtros com o objetivo de remover componentes de frequências indesejadas de um sinal.

2.1 – Condutores

Os condutores de eletricidade são meios materiais que permitem facilmente a passagem de cargas elétricas. O que caracteriza um material como condutor é a camada de valência dos átomos que constituem o material. Em altas frequências, como a condução de corrente se dá principalmente próxima à superfície do condutor, a resistência se torna ainda maior.

O comprimento do fio se constitui em uma preocupação especial, pois, para frequências mais elevadas, mesmo um pequeno comprimento de fio pode se tornar uma fração significativa de um comprimento de onda, tendo que ser tratado então como uma linha de transmissão.

2.2 – Resistores

Os três tipos gerais de resistores são fio enrolado, composto de carbono e o de película.

O resistor de fio enrolado possui baixo coeficiente de temperatura que varia de 10 a 100ppm. Com precisão elevado (1%, 2%, 5% e 10 %) o resistor de fio enrolado possui uma ampla gama de resistência de 0.01Ω a 100Ω e um intervalo de grande potência de 0.5W a 20W. O resistor de fio enrolado possui excelente capacidade de carga de pulsação.

Os resistores de composto de carbono são frequentemente usados na eletrônica, tendo uma faixa de exatidão típica de 10%. Eles são produzidos em diferentes tamanhos e potencia.

Para aplicações de alta frequência, resistores de tipo película estão disponíveis como resistores de chip. Resistores tipo pastilha são usualmente especificados pelas suas dimensões de comprimento e largura em mils. Uma desvantagem dos resistores de película fina consiste na sua suscetibilidade a danos a partir de níveis de tensão elevados, como aqueles encontrados em DE.

2.3 – Indutores

O indutor é um elemento passivo capaz de armazenar e fornecer quantidades finitas de energia. Ao contrário de uma fonte ideal, eles não podem fornecer quantidades ilimitadas de energia ou manter o fornecimento de uma determinada potência média.

Um simples comprimento de um condutor pode funcionar como um indutor. Quando a corrente que atravessa um condutor varia, o fluxo magnético que o envolve também varia. Esta variação de fluxo magnético ocasiona a indução de uma