Noise dan gangguan pada Instrumentasi

1. Noise dan gangguan pada Instrumentasi

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

3. 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)

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

5. Kopling induktif Disebabkan adanya medan Magnet di sekitar rangkaian

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

7. 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

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

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

10. 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

11. 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

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

13. Shield guard Pembagi tegangan untuk referensi Shield dihubungkan ke referensi ini

14. Rangkaian ekivalen input Vref

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

16. 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

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

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

19. Penanganan RFI/EMI • Kapasitor dekopling pada DUT

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

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

22. 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

23. 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.

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