Io mi sono dovuto confrontare qualche volta con queste problematiche per questioni professionali (normative) e devo dire che la cosa della schermatura EMC è tutt'altro che elementare, se vista su un piano generale (o pratico, se vogliamo).
I famosi "testi sacri" danno semplicemente qualche dritta, spesso basandosi sulle regole legate alle linee di trasmissione. Ricordo degli articoli contrastanti su molte riviste specializzate su tale argomento.
Per esempio esistono almeno 3 piani di studio diversi, elettromagnetico elettrostatico ed induttivo, e spesso essi sono in contrapposizione tra loro, o semplicemente necessitano di elementi di schermatura diversificati.
Il problema del grounding, citato da Riccardo credo che possa essere assunto in una forma molto semplificata rispetto alle dinamiche di cui sopra.
Tanto per cominciare, le questioni di legge e sicurezza di rete:
La terra di rete va per legge collegata a tutti gli apparecchi con parti metalliche esposte al contatto diretto con l' utente che "potenzialmente" possono essere interessati dalla tensione di rete (malfunzionamento di qualsiasi tipo). Ne sono in parte esonerati quegli apparecchi definiti a "doppio isolamento", ossia con involucro completamente plastico o con "intercapedine" isolante (a prova di malfunzionamento) tra le parti metalliche esterne e la tensione di rete. Questa norma non
non ha un collegamento diretto con i problemi di schermatura di cui sopra, ma ha una valenza
di sicurezza ed incolumità fisica degli utenti.
Il meccanismo principale di difesa si basa sul fatto che un contatto accidentale di una fase con la carcassa (potenzialmente letale per l' utente ) genera una corrente di fuga verso il contatto di terra con conseguente intervento del salvavita differenziale (obbligatorio a sua volta). In secondo luogo questo genere di messa a terra genera una condizione di "unipotenzialità" tra l' ambiente e le parti metalliche collegate.
Ogni elemento conduttivo, infatti, potrebbe avere potenziali accumuli di carica (elettrostatica) tra se stesso e l' ambiente. Una messa a terra in pratica "cortocircuita" qualsiasi tendenza ponendo lo stesso potenziale tra ambiente e masse metalliche.
Questi fenomeni esistono a prescindere dal buono o cattivo funzionamento del circuito elettronico implementato.
La questione delle apparecchiature elettroniche:
Esse, oltre a dovere rispettare le norme di cui sopra, dovrebbero pure evitare di generare energia verso l' ambiente e di assorbirne in forma di disturbi indotti. Soglie EMC a parte, (che sono frutto di un rapporto sadomaso tra accademici e politici
) nel caso audio si è di fronte più a problemi di schermatura da fonti esterne che viceversa.
Faccio un semplice esempio esplicativo dei problemi che si trovano:
Secondo la legge della unipotenzialità, serve evitare che ci siano elementi conduttori (carcasse metalliche, cavi ecc....) non connessi allo stesso potenziale (comune), perchè questo può generare energie elettrostatiche (la classica scossa da automobile ) potenzialmente dannose. In questa ottica noi dobbiamo mettere allo stesso "potenziale ambientale" (terra) tutti i connettori, cavi e masse metalliche (e quindi tutte le sezioni del circuito che fanno riferimento a questi componenti esterni). Fatto questo, almeno nel 50-70% dei casi scopriamo di avere un bel ronzio di fondo....
Esso è generato dai famigerati "loop di massa", ossia condizioni di collegamento multiplo dello stesso potenziale.
Una spiegazione (e soluzione di questo problema) semplificata adatta agli autocostruttori si trova "dal solito" Elliott:
http://sound.westhost.com/earthing.htm
Tutto ok allora ?
Non del tutto. Per esempio, la soluzione di Elliott, standard e molto elegante (consigliabile) non tiene conto di altre forme di energia esterna.
Per esempio se mettiamo un PC (SMPS sulla rete) i relativi filtri anti EMC dello stesso scaricheranno sulla terra le spurie ad alta frequenza, spurie che il nostro bel caps messo tra il circuito audio e la terra provvederà ad iniettare nelle sezioni di amplificazione (classici problemi di spurie ultrasoniche....) chi fa misure audio le conosce....
. Quel metodo RC va bene quando si è in presenza di sezioni RF, potenzialmente in grado di generare energia elettromagnetica anche su impedenze molto piccole....
Altro problema, l' unipotenzialità dei riferimenti del circuito (masse) genera solitamente delle forme di diafonia tra i canali e forme di "NFB parassite" con conseguenti problemi di prestazioni. Senza entrare nel merito tecnico, diciamo che collegare le masse di ingresso di ampli con quelle di uscita genera dei "loop" del tutto analoghi a quelli di terra che abbiamo analizzato prima, solo che questa volta oltre che disturbi nascono anche dei concatenamenti di segnale molto dannosi per le prestazioni....
(Per questa ragione non si può fare una misura "sicura" di un dispositivo (specie se ampli di potenza) mettendo in comune tutte le sue masse, ma si dovrebbe agire con "misure differenziali"....).
Ecco che per evitare queste forme subdole di "loop di massa interni" conviene spesso integrare alle tecniche di Elliott legate alla terra alcuni sistemi di "isolamento dei riferimenti a massa interni" mediante reti più o meno complesse, come quelle che ho usato su My_ref. Questo genere di situazioni però va progettato in base alle esigenze del momento, complici anche le tecniche di PCB layout e le topologie impiegate.....
Scusate per la mia "requisitoria". Spero che serva per dare un quadro alla gente sul "perché" alcuni progettisti usano tecniche più o meno complesse di collegamento di terra e delle masse relative....
I libri sono molto utili, ma in questo particolare caso serve una esperienza diretta fatta da centinaia di ore spese nel campo delle misurazioni e dei singoli problemi di progettazione. Non si risolvono questi problemi in modo "meccanico", ma applicando una specie di visione di insieme non sempre elementare....
ciao
Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html
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