Noise dan gangguan pada Instrumentasi

Noise dan gangguan Gangguan  sesuatu yang menimbulkan kesalahan pada sistem instrumentasi Noise  istilah untuk gangguan yang sifatnya acak

Beberapa contoh noise/gangguan pada sistem instrumentasi 1. Capacitive/Inductive coupling Adanya sumber noise di luar rangkaian yang menginduksi /mengkopling rangkaian Biasanya terjadi pada rangkaian dengan input isyarat AC (mic, perangkat komunikasi, perangkat audio)

Kopling kapasitif Rangkaian ekivalen Disebabkan adanya medan listrik dari noise di sekitar rangkaian

Kopling induktif Disebabkan adanya medan Magnet di sekitar rangkaian

Cara mengatasi Shielding Memberi selubung konduktor di sekitar kabel yang menghubungkan input ke alat Selubung konduktor biasanya dihubungkan ke ground sinyal untuk “membuang” noise

Pemasangan shield pada rangkaian Vin + Vcm Shield dipasang di Sepanjang kabel dari sensor Ke INA (memakai kabel coax) Shield di gnd kan Pada sisi sensor

Pemasangan shield yang kurang tepat Vin + Vcm Shield pada ujung sensor dan ujung INA di gnd kan semua

Efek pemasangan shield pada rangkaian Muncul sifat kapasitif antara kabel-kabel input dan GND. Rangkaian ekivalen: V1 + Vd - V2

Nilai input diferensial yang masuk di terminal INA Vd=V1-V2 V1=(Vin+Vcm) jX1/(Rs1+jX1) V2=Vcm jX2/(Rs2+jX2) Jika Rs1=Rs2 dan X1=X2, maka: Vd = Vin jX1/(Rs1+jX1)  tidak ada pengaruh tegangan common mode X1:reaktans Cs1 X2:reaktans Cs2

Vd =(Vin+Vcm) jX1/(Rs1+jX1) - Vcm jX2/(Rs2+jX2) Jika Rs1 dan Rs2 beda dan Cs1 Cs2 juga tidak identik lagi, besarnya Vd akan menjadi sbb: Vd = V1-V2 Vd =(Vin+Vcm) jX1/(Rs1+jX1) - Vcm jX2/(Rs2+jX2) Vd =Vin jX1/(Rs1+jX1) +(Vcm){ jX1/(Rs1+jX1) - jX2/(Rs2+jX2)} Terpengaruh tegangan Common mode CMRR nya turun

Mengatasi Vcm Guarding Memberi tegangan referensi pada shield Tegangan referensi berada dalam range Vin

Shield guard Pembagi tegangan untuk referensi Shield dihubungkan ke referensi ini

Rangkaian ekivalen input Vref

Active guard Vref tidak hanya dihasilkan pembagi tegangan saja, namun dibuffer

EMI/RFI Salah satu contoh capasitive coupled noise Radio Frequency Interference and Electromagnetic Interference – general terms used to describe EM interference over a wide range of frequencies. Result of TV, radio broadcasts, fluorescent lighting, high speed logic,natural phenomena such as lightning

EMI/RFI EMI can be treated as a noise voltage source capacitively coupled to the circuit of interest.

Penanganan RFI/EMI Shielding pada kabel dan DUT(device under test) objek yg diukur

Penanganan RFI/EMI Kapasitor dekopling pada DUT

Penanganan EMI/RFI Kapasitor dekopling sering diterapkan pada VCC dan GND suatu IC dan dipasang sedekat mungkin jalurnya dengan IC

Noise/Gangguan 2. Inductive coupling=Ground loop Disebabkan hambatan penghantar yang dipakai tidak nol (idealnya hambatan penghantar =0)

Ground loop Visualisasi : Adanya jalur ground bersama Pada kawat a-b menimbulkan GND loop R kawat a-b tidak 0 dan dilewati arus dari 2 cabang Dibuat jalur GND terpisah untuk Load dan sensor Kutub GND catu

Noise/Gangguan 3. Johnson Noise Disebut juga thermal noise Associated with the movement of electrons due to thermal energy. All voltage sources have internal resistance and so generate Johnson Noise.

Penanganan Johnson Noise Karena disebabkan panas, solusi untuk noise ini adalah pendinginan pada rangkaian: Heatsink pada IC Kipas Pendingin-pendingin yang lain