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E' vero che in un laboratorio di misura sarebbe meglio preferire gli alimentatori lineari a quelli a commutazione (switching), che sono più rumorosi?

La risposta è tutt'altro che scontata. Scopriamo insieme quali sono le specifiche da tenere presente per una scelta consapevole dell'alimentatore da laboratorio più adatto alla propria applicazione.

Ci sono tre tipi di rumore da considerare nell'architettura tipica di utilizzo di un alimentatore da laboratorio:

  1. rumore picco-picco di modo normale
  2. rumore quadratico medio (RMS) di modo normale
  3. rumore di modo comune
Rumore negli alimentatori da laboratorio
Sorgenti equivalenti di rumore in un tipico alimentatore da laboratorio

Il rumore di modo normale è definito come il rumore che appare sul terminale di uscita positivo rispetto al terminale di uscita negativo dell’alimentatore.

Il rumore di modo comune è definito come il rumore che appare identicamente su entrambi i terminali positivo e negativo rispetto alla massa.

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Per la maggior parte degli alimentatori in commercio, purtroppo, solamente il valore del rumore RMS di modo normale viene dichiarato dal costruttore.

Invece, sono il rumore picco-picco e il rumore di modo comune che invece possono causare più problemi in molte applicazioni pratiche.

Infatti, in molti alimentatori, la tensione di rumore di modo normale picco-picco può essere anche 10 volte più elevata del valore RMS.

Inoltre, il ruolo del rumore di modo comune spesso è spesso sottovalutato, dimenticando che può in molti casi può trasformarsi in un fastidioso rumore di modo normale a causa delle differenze di impedenza esistenti ai capi dei due rami di uscita dell'alimentatore.

Attenti al rumore di modo comune

Apparendo come differenza tra il terminale positivo e negativo dell’alimentatore, il rumore di modo normale è quello che può influenzare negativamente il carico costituito dal dispositivo in prova di un alimentatore di laboratorio.

Il rumore di modo comune, poiché appare identico su entrambi i terminali, sembra “invisibile” per il carico.

Invece, sebbene il rumore di modo comune non influenzi direttamente il carico come il rumore di modo normale, bisogna notare però che la corrente di rumore di modo comune ad esso dovuta fluisce comunque nel carico, e una volta al suo interno genera inconvenienti come radiazione e diafonia (crosstalk).

Le correnti di rumore di modo comune scorrono attraverso le impedenze poste in uscita di ciascun terminale dell'alimentatore di laboratorio (vedi schema riportato sopra), quindi ai loro capi si genera una caduta di tensione, che di fatto significa convertire una corrente di rumore di modo comune in una tensione di rumore di modo comune.

Fintantoché le impedenze sono praticamente identiche, allora la caduta di tensione ai capi delle impedenze sarà la stessa in entrambi i terminali e quindi, di nuovo, il rumore risulterà invisibile al dispositivo in prova.

Invece, se l’impedenza è diversa tra i due terminali, allora la caduta di tensione sarà diversa ai capi dei due terminali. Questa differenza di tensione tra i terminali apparirà quindi come tensione di rumore di modo normale.

Riassumendo, in caso di impedenza non perfettamente identica tra i due rami, la corrente di rumore di modo comune sarà convertita in tensione di rumore di modo normale e quindi un misterioso e apparentemente e solo apparentemente invisibile rumore di modo comune, non specificato in alcun foglio tecnico, diventerà un dannoso rumore ben visibile e misurabile con un oscilloscopio.

Criteri di scelta

Poiché il rumore di modo comune non viene tipicamente indicato nelle specifiche tecniche di molti costruttori, quando si scegli un alimentatore a commutazione non è semplice farsi un’idea se si è di fronte a un alimentatore a commutazione ben progettato con basso livelli di rumore di modo comune oppure se tali aspetti sono stati sottovalutati dal progettista.

In molte applicazioni di misura, è invece importante scegliere un alimentatore a basso rumore.

I costruttori di alimentatori che raggiungono le prestazioni di più alto livello specificheranno chiaramente la corrente di rumore di modo comune, così che gli utilizzatori attenti alle problematiche del rumore potranno sapere se l’alimentatore in questione è adatto alla loro applicazione.

Osservate allora le specifiche su rumore e corrente di rumore di modo comune nei fogli tecnici per determinare se il vostro alimentatore a commutazione è adatto a voi.