第八章濾波技術(shù)

第8章濾波技術(shù)第1節(jié)干擾濾波的概念一、電磁干擾的濾波

濾波器的作用是僅允許工作必須的信號(hào)頻率通過(guò)，而對(duì)工作不必須的信號(hào)頻率有很大的衰減作用，這樣就使產(chǎn)生干擾的機(jī)會(huì)減為最少。

采用濾波器可以達(dá)到分離信號(hào)、抑制干擾的目的。采用濾波器可以顯著減小傳導(dǎo)干擾的電平。干擾頻譜成份一般不同于有用信號(hào)的頻率，濾波器對(duì)這些與有用信號(hào)頻率不同的成分具有良好的抑制作用，從而達(dá)到抑制干擾的目的。濾波器分信號(hào)選擇濾波器和EMI（電磁干擾）濾波器兩大類安裝在電源線上的濾波器稱為電源線干擾濾波器電源濾波器除了要保證滿足安全方面的要求外，還要注意當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，電路中的電感不能發(fā)生飽和（導(dǎo)致濾波器性能下降）安裝在信號(hào)線上的濾波器稱為信號(hào)線干擾濾波器信號(hào)濾波器還要考慮濾波器不能對(duì)工作信號(hào)有嚴(yán)重的影響，不能造成信號(hào)的失真二、干擾濾波器的作用信號(hào)濾波器電源濾波器切斷干擾沿信號(hào)線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構(gòu)成完善的干擾防護(hù)。三、干擾濾波器和一般信號(hào)濾波器

的區(qū)別干擾濾波器中用的L、C元件，通常需要處理和承受相當(dāng)大的無(wú)功電流和無(wú)功電壓，即它們必須具有足夠大的無(wú)功功率容量；信號(hào)處理中用的濾波器，通?？偸前醋杩雇耆ヅ錉顟B(tài)設(shè)計(jì)的，所以可以保證得到預(yù)想的濾波特性。但是，在EMC設(shè)計(jì)中，很難做到這點(diǎn)，有時(shí)濾波器還不得不在失配狀態(tài)下運(yùn)行，因此，必須認(rèn)真考慮它們的失配特性，以保證它們?cè)?.15~30MHz范圍內(nèi)，能得到足夠好的濾波特性；在EMC設(shè)計(jì)中，濾波器主要是用來(lái)抑制因瞬態(tài)噪聲或高頻噪聲造成的EMI，所以，對(duì)濾波器所用的L、C元件寄生參數(shù)的控制，要求比較苛刻。因而，對(duì)EMI濾波器的制作與安裝均必須認(rèn)真對(duì)待；EMI濾波器雖然是抗電磁干擾的重要元件，但是，使用時(shí)必須仔細(xì)了解其特性，并正確使用，否則，不但收不到應(yīng)有的效果，而且有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致新的噪聲。第2節(jié)干擾濾波器的分類一、干擾濾波器的分類按濾波器對(duì)頻率的選擇性能來(lái)分類，可分為低通、高通、帶通和帶阻四種濾波器；按頻帶來(lái)分：低頻、高頻、甚高頻、超高頻和微波濾波器；按網(wǎng)絡(luò)中是否含有電源來(lái)分：有源和無(wú)源濾波器。前者系含有源元件組成的濾波電路，而后者僅由無(wú)源元件組成；按組成濾波器的元件特征來(lái)分：LC濾波器，晶體濾波器，機(jī)械濾波器，陶瓷濾波器，螺旋濾波器等；按濾波器的功能來(lái)分：反射濾波器和吸收濾波器兩類；反射濾波器能阻止有用頻帶以外的其它成分通過(guò)并把它們反射回信號(hào)源；吸收濾波器則是將把不需要的成分吸收，以達(dá)到濾波的目的。干擾濾波器一定不能采用有源濾波器衰減高通衰減帶通衰減帶阻衰減低通3dB截止頻率高通濾波器用在干擾頻率比信號(hào)頻率低的場(chǎng)合，如在一些靠近電源線的敏感信號(hào)線上濾除電源諧波造成的干擾。帶通濾波器用在信號(hào)頻率僅占較窄帶寬的場(chǎng)合，如通信接收機(jī)的的天線端口上要安裝帶通濾波器，僅允許通信信號(hào)通過(guò)。帶阻濾波器用在干擾頻率帶寬較窄，而信號(hào)頻率較寬的場(chǎng)合，如距離大功率電臺(tái)很近的設(shè)備電纜端口處要安裝阻帶頻率等于電臺(tái)發(fā)射頻率的帶阻濾波器。低通濾波器用得最多的原因電磁干擾大多為頻率較高的信號(hào)，因?yàn)轭l率越高的信號(hào)越容易輻射和耦合數(shù)字電路中許多高次諧波是電路工作所不需要的，必須濾除，以防止對(duì)其它電路的干擾電源濾波器多為低通濾波器二、常用的低通濾波器CTL反1．電容濾波器C實(shí)際電容濾波器的等效電路實(shí)際電容濾波器的頻響特性曲線2．電感濾波器L實(shí)際電感濾波器的等效電路及頻響特性曲線差模扼流圈單根線圈繞在磁損較大的鐵芯上，串聯(lián)在單根導(dǎo)線上共模扼流圈

兩個(gè)相同的線圈繞在同一個(gè)磁損較小的鐵氧體芯上，可插入兩根信號(hào)線中，同時(shí)抑制兩根線上的共模噪聲。3．電源濾波器對(duì)于交流和直流均適用，同時(shí)對(duì)差模干擾和共模干擾起作用典型的實(shí)際電源濾波器三、干擾濾波電路的選擇

源阻抗

電路結(jié)構(gòu)

負(fù)載阻抗

高C、、多級(jí)

高

高

、多級(jí)

低

低

反、多級(jí)反

高

低L、多級(jí)L

低

規(guī)律：電容對(duì)應(yīng)高阻，電感對(duì)應(yīng)低阻在實(shí)際中，哪一種濾波器有效主要靠試驗(yàn)的結(jié)果確定~~

電纜上的干擾按照干擾電流的流動(dòng)路徑分為共模干擾電流和差模干擾電流兩種，由于對(duì)這兩種干擾電流的濾波方法不相同，因此在進(jìn)行濾波設(shè)計(jì)之前必須了解所面對(duì)的干擾電流的種類第3節(jié)干擾濾波器的特性一、濾波器的特性參數(shù)頻率特性頻率特性是指濾波器對(duì)頻率的響應(yīng)特性，表征頻率特性的參數(shù)有帶通濾波器的中心頻率，低通和高通濾波器的截止頻率額定電流額定電流一般指濾波器使用時(shí)允許流過(guò)的最大工作電流值額定電壓額定電壓指使用時(shí)允許加在濾波器上的電壓的最大值工作環(huán)境溫度濾波器對(duì)其使用的環(huán)境溫度也有一定的要求。否則將導(dǎo)致組成濾波器的元件的性能下降或者失效插入損耗插入損耗是濾波器重要的電氣性能參數(shù)二、濾波器的插入損耗

插入損耗是指設(shè)備在插入濾波器前和插入濾波器后承受的電磁干擾的電平之比。EMI濾波器的插入損耗越高，對(duì)電磁干擾信號(hào)的抑制作用就越強(qiáng)。第4節(jié)干擾濾波器的應(yīng)用一、信號(hào)線干擾濾波器的安裝無(wú)屏蔽的場(chǎng)合：濾波器靠近被濾波導(dǎo)線的靠近器件或線路板一端有屏蔽的場(chǎng)合：在屏蔽界面上板上濾波器面板濾波器電路板上濾波器安裝的注意事項(xiàng)濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機(jī)箱或大金屬板緊密搭接為濾波設(shè)置干凈地在接口處設(shè)置檔板濾波器靠近接口面板上濾波器安裝的注意事項(xiàng)濾波器與面板之間必須使用電磁密封襯墊！二、電源線濾波器的安裝PCB濾波器輸入線過(guò)長(zhǎng)濾波器輸入、輸出耦合PCB錯(cuò)誤一：濾波器與電源端口之間的連線過(guò)長(zhǎng)錯(cuò)誤二：濾波器的輸入/輸出線靠得過(guò)近電源線濾波器的錯(cuò)誤安裝濾波器通過(guò)細(xì)線接地，高頻效果很差！濾波器絕緣漆PCB接地線正