第四章濾波技術(shù)

1、第四章 干擾濾波技術(shù)n 干擾濾波在干擾濾波在EMCEMC設(shè)計(jì)中作用設(shè)計(jì)中作用n 差模干擾和共模干擾差模干擾和共模干擾 n 常用濾波電路常用濾波電路n 怎樣制作有效的濾波器怎樣制作有效的濾波器n 正確使用濾波器正確使用濾波器 任何直接穿透屏蔽體的導(dǎo)線都會(huì)造成屏蔽體的失效。在實(shí)際中，很多屏蔽嚴(yán)密的機(jī)箱（機(jī)柜）就是由于有導(dǎo)體直接穿過(guò)屏蔽箱而導(dǎo)致電磁兼容試驗(yàn)失敗。 判斷這種問(wèn)題的方法是將設(shè)備上在試驗(yàn)中沒(méi)有必要連接的電纜拔下，如果電磁兼容問(wèn)題消失，說(shuō)明電纜是導(dǎo)致問(wèn)題的因素。 解決這個(gè)問(wèn)題有效方法之一是在電纜的端口處使用濾波器，濾除電纜上不必要的頻率成份，減小電纜產(chǎn)生的電磁輻射，也防止電纜上感應(yīng)到的環(huán)境噪

2、聲傳進(jìn)設(shè)備內(nèi)的電路。 概括地說(shuō)：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。濾波器的作用濾波器的作用信號(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)。 從電磁兼容的角度考慮，電源線也是一個(gè)穿過(guò)機(jī)箱的導(dǎo)體，它對(duì)設(shè)備電磁兼容性的影響與信號(hào)線是相同的。因此電源線上必須安裝濾波器。特別是近年來(lái)開(kāi)關(guān)電源廣泛應(yīng)用，開(kāi)關(guān)電源的特征除了體積小、效率高、穩(wěn)壓范圍寬外，強(qiáng)烈的電磁干擾發(fā)射也是一大特征，電源線上如果不安裝濾波器，沒(méi)有可能滿足電磁兼容的要求。濾波器的作用 安裝在電源線上的濾波器稱為電源線干擾濾

3、波器，安裝在信號(hào)線上的濾波器稱為信號(hào)線干擾濾波器。兩者區(qū)別： 1、除了都要對(duì)電磁干擾有盡量大的抑制作用外，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。 2、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）。濾波器的作用 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，對(duì)這兩種干擾電流的濾波方法不相同。共模干擾電流：共模干擾電流：干擾電流在電纜中的所有導(dǎo)線上幅度/相位相同，在電纜與大地之間形成的回路中流動(dòng)。 造成這種干擾的電流的原因有三個(gè)：1、外界電磁場(chǎng)在電纜中的所有導(dǎo)線上感應(yīng)出來(lái)電壓

4、產(chǎn)生的電流；2、由于電纜兩端的設(shè)備所接的地電位不同，在地電壓的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生電流；3、設(shè)備上的電纜與大地之間有電位差，導(dǎo)致電纜上產(chǎn)生共模電流。 共模電流本身并不會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生影響，只有當(dāng)共模電流轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅ｋ娏鳎妷海r(shí)，才會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生影響。 另外，如果設(shè)備在其電纜上產(chǎn)生共模電流，則電纜會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，造成設(shè)備不能滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)輻射發(fā)射的限制要求，或?qū)ζ渌O(shè)備造成干擾。濾波器的作用差模干擾電流：差模干擾電流：干擾電流在信號(hào)線與信號(hào)地線之間（或電源線的火線和零線之間）流動(dòng)。 1、在信號(hào)電纜中，差模干擾電流是由外界電磁場(chǎng)在信號(hào)線和信號(hào)地線構(gòu)成的回路中感應(yīng)出的。由于電纜中的信號(hào)線與其地線靠得很近

5、，因此形成的環(huán)路面積很小，所以外界電磁場(chǎng)感應(yīng)的差模電流一般不會(huì)很大。2、在電源線中，差模干擾電流往往是由電網(wǎng)上其它電器的電源發(fā)射出的（特別是開(kāi)關(guān)電源）和感性負(fù)載通斷時(shí)產(chǎn)生的（其幅度往往很大）。差模干擾電流都會(huì)直接影響設(shè)備的工作。 開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，在電源線上既會(huì)在產(chǎn)生很強(qiáng)的共模干擾，也會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的差模干擾。共模和差模電流共模/差模干擾的產(chǎn)生VICMICMVICMIDM電網(wǎng)中電感性開(kāi)關(guān)的通斷，會(huì)產(chǎn)生差模的脈沖干擾，空間的電磁波（通信、雷達(dá)、雷電等）在電纜上感應(yīng)出共模干擾兩臺(tái)設(shè)備之間的地線電位導(dǎo)致共模電流根據(jù)要濾除的干擾信號(hào)的頻率與工作頻率的相對(duì)關(guān)系，干擾濾波器有低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、

6、帶阻濾波器等。電磁兼容設(shè)計(jì)中，低通濾波器用得最多，因?yàn)椋?. 電磁干擾大多來(lái)自頻率較高的信號(hào)，因?yàn)轭l率越高的信號(hào)越容易輻射和耦合；2. 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，防止對(duì)其它電路產(chǎn)生干擾；3. 電源線上的濾波器都是低通濾波器。干擾濾波器的種類 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

7、濾波器。干擾濾波器的種類干擾濾波器的種類衰減衰減衰減衰減低通帶通高通帶阻3dB截止頻率 在電磁干擾抑制中，低通濾波器使用得最多。 常用的低通濾波器是用電感和電容組合而成的，電容并聯(lián)在要濾波的信號(hào)線與信號(hào)地線之間（濾除差模干擾電流）或信號(hào)線與機(jī)殼地或大地之間（濾除共模干擾電流）電感串聯(lián)在要濾波的信號(hào)線上。 按照電路結(jié)構(gòu)分，有單電容型(C型)，單電感型(L型)， 型和 反型，T型，型。不同結(jié)構(gòu)的濾波電路主要有兩點(diǎn)不同：1、電路中的濾波器件越多，則濾波器阻帶的衰減越大，濾波器通帶與阻帶之間的過(guò)渡帶越短。2 、不同結(jié)構(gòu)的濾波電路適合于不同的源阻抗和負(fù)載阻抗。干擾濾波器的種類低通濾波器類型CTL反低通濾

8、波器的階數(shù)(元件數(shù))越高，其過(guò)渡帶越短。過(guò)渡帶與器件數(shù)量的關(guān)系：過(guò)渡帶與器件數(shù)量的關(guān)系：當(dāng)嚴(yán)格按照濾波器設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)濾波電路時(shí)，每增加一個(gè)器件，過(guò)渡帶的斜率增加 20dB/十倍頻程，或 6dB/倍頻程。因此，若濾波器由N個(gè)器件構(gòu)成，則過(guò)渡帶的斜率為 20NdB/十倍頻程，或 6NdB/倍頻程。怎樣確定過(guò)渡帶：怎樣確定過(guò)渡帶：兩種情況下要求過(guò)渡帶較短。1：干擾信號(hào)的頻率與工作信號(hào)頻率靠的較近時(shí)；例如，有用信號(hào)的頻率為1050MHz，干擾的頻率為100MHz，需要將干擾抑制20dB（這是較低的要求），則要求濾波器的階數(shù)至少為4階。2：干擾的強(qiáng)度較強(qiáng)，需要抑制量較大；例如，有用信號(hào)的頻率為10MHz

9、以下，干擾的頻率為100MHz，需要將干擾抑制60dB，則要求濾波器的階數(shù)至少為3階 。 增加濾波器的器件數(shù)僅增加了過(guò)渡帶的斜率，而不能改變?yōu)V波器的截止頻率。濾波器的截止頻率與濾波器件的參數(shù)有關(guān)。例如，要增加濾波器對(duì)較低頻率干擾的衰減，只能通過(guò)增加電感的電感量或電容的電容量。注意：不要試圖用有源濾波器來(lái)解決電磁干擾的問(wèn)題，因?yàn)橛凶⒁猓翰灰噲D用有源濾波器來(lái)解決電磁干擾的問(wèn)題，因?yàn)橛性雌骷ㄟ\(yùn)算放大器）本身又是一個(gè)干擾發(fā)生源，由于其非線源器件（運(yùn)算放大器）本身又是一個(gè)干擾發(fā)生源，由于其非線性作用，會(huì)產(chǎn)生新的干擾頻率成分性作用，會(huì)產(chǎn)生新的干擾頻率成分.電路與插入損耗的關(guān)系20406080100 f

10、c 10fc 100fc 1000fc 5階階 4階階 3階階 2階階 1階階20N/十倍頻程十倍頻程6N/倍頻程倍頻程插入損耗插入損耗dB確定濾波器階數(shù)50 100欲衰減欲衰減20dB4 6=24 20至少至少4階濾波器階濾波器10 1001 20 = 201階濾波器就可以了階濾波器就可以了為了保險(xiǎn)，可用為了保險(xiǎn)，可用2階階欲衰減欲衰減20dBL、C的數(shù)值決定截止頻率的數(shù)值決定截止頻率階數(shù)決定過(guò)渡帶的陡度階數(shù)決定過(guò)渡帶的陡度當(dāng)信號(hào)頻率與干擾頻率考得很近時(shí)，需要濾波器的階數(shù)較高?？紤]到器件的誤差，有時(shí)過(guò)渡帶的陡度不能達(dá)到理論值，因此要留有一定的富余量。根據(jù)阻抗選用濾波電路 源阻抗源阻抗 電路結(jié)

11、構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 負(fù)載阻抗負(fù)載阻抗 高高 C、 、多級(jí)、多級(jí) 高高 高高 、多級(jí)、多級(jí) 低低 低低 反反 、多級(jí)反、多級(jí)反 高高 低低 L、多級(jí)、多級(jí)L 低低 規(guī)律：規(guī)律：電容對(duì)高阻，電容對(duì)高阻，電感對(duì)低阻電感對(duì)低阻要注意的是，實(shí)際電路的阻抗很難估算，特別是在高頻時(shí)（電磁干擾問(wèn)題往往發(fā)生在高頻），由于電路寄生參數(shù)的影響，電路的阻抗變化很大，而且電路的阻抗往往還與電路的工作狀態(tài)有關(guān)，再加上電路阻抗不同的頻率上也不一樣。因此，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。電容器電容器是基本的濾波器件，在低通濾波器中作為旁路器件使用。利用它的阻抗隨頻率升高而降低的特性，起到對(duì)高頻干擾旁路的作用。但是，在

12、實(shí)際使用中一定要注意電容器的非理想性。實(shí)際電容器的等效電路：實(shí)際電容器的等效電路：實(shí)際的電容器除了電容量以外，還有電感和電阻分量。電感分量是由引線和電容結(jié)構(gòu)所決定的，電阻是介質(zhì)材料所固有的。電感分量是影響電容頻率特性的主要指標(biāo)，因此，在分析實(shí)際電容器的旁路作用時(shí)，用LC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效。一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤：一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤：當(dāng)電容濾波網(wǎng)絡(luò)不能有效地抑制干擾時(shí)，設(shè)計(jì)人員就會(huì)用更大的電容來(lái)試，同時(shí)，為了方便，電容的引線保留得很長(zhǎng)。結(jié)果導(dǎo)致電容在更低頻率就失效（諧振頻率降低），結(jié)果對(duì)高頻干擾的濾波效果更差。巧用諧振點(diǎn)：巧用諧振點(diǎn)：從圖中可以看出，在諧振點(diǎn)以下及附近，實(shí)際電容的阻抗比理想電容的要低，因此當(dāng)干擾

13、的范圍較窄時(shí)，可以利用這個(gè)特性，通過(guò)調(diào)整電容器的電容量和引線長(zhǎng)度來(lái)使諧振頻率正好落在干擾頻率上（附近，）提高濾波效果。實(shí)際電容器的特性ZC實(shí)際電容理想電容f引線長(zhǎng)1.6mm的陶瓷電容器 電容量 諧振頻率(MHZ) 1 F 1.7 0.1 F 4 0.01F 12.6 3300 pF 19.3 1100 pF 33 680 pF 42.5 330 pF 601/2 LCCL溫度對(duì)陶瓷電容容量的影響50.15-0.150-55125COG-6020-3090-300Y5V30% C% C-150-55125-10-5X7R% C陶瓷電容的容量隨著工作電壓、電流頻率、時(shí)間和環(huán)境溫度等變化，電容器使用

14、的介質(zhì)介電常數(shù)越高，這些參數(shù)越不穩(wěn)定。介電常數(shù)高的電容器容易發(fā)生擊穿，在需要做浪涌試驗(yàn)的場(chǎng)合要注意。使用介電常數(shù)高的介質(zhì)，是為了在較小的體積內(nèi)獲得較大的容量。電壓對(duì)陶瓷電容容量的影響COGX7RY5V200-20-40-60-800 20 40 60 80 100 %額定電壓（額定電壓（Vdc）% C一段導(dǎo)線就構(gòu)成了一個(gè)電感。要獲得較大的電感量，需要將導(dǎo)線繞成線圈。線圈的芯材可以有兩種，一種是非磁性的（空氣），一種是磁性的。磁性磁芯又有閉合磁路的和開(kāi)放磁路的。電感的非理想性：電感的非理想性：實(shí)際的電感器除了電感參數(shù)以外，還有寄生電阻和電容。其中寄生電容的影響更大。理想電感的阻抗隨著頻率的升高成

15、正比增加，這是電感對(duì)高頻干擾信號(hào)衰減較大的根本原因。由于匝間寄生電容的存在，實(shí)際的電感器等效電路是一個(gè)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)角頻率為1/LC時(shí)，會(huì)發(fā)生并聯(lián)諧振，這時(shí)電感的阻抗最大，超過(guò)諧振點(diǎn)后，電感器的阻抗特性呈現(xiàn)電容阻抗特性 隨頻率增加而降低。電感的電感量越大，往往寄生電容也越大，電感的諧振頻率 越低。實(shí)際電感器的特性實(shí)際電感器的特性ZL理想電感實(shí)際電感f1/2 LCLC電感寄生電容的來(lái)源每圈之間的電容每圈之間的電容 CTT導(dǎo)線與磁芯之間的電容導(dǎo)線與磁芯之間的電容CTC磁芯為導(dǎo)體時(shí)，磁芯為導(dǎo)體時(shí)，CTC為主要因素，為主要因素，磁芯為非導(dǎo)體時(shí)，磁芯為非導(dǎo)體時(shí)，CTT為主要因素。為主要因素。正確判斷主

16、要因素對(duì)于采取適當(dāng)?shù)拇胝_判斷主要因素對(duì)于采取適當(dāng)?shù)拇胧p小寄生電容十分重要。施減小寄生電容十分重要。電感線圈的寄生電容來(lái)自兩個(gè)方面，一個(gè)是線圈每匝之間的電容，另一個(gè)是線圈導(dǎo)線與磁芯之間的電容。減小電感寄生電容的方法然后：然后：1. 起始端與終止端遠(yuǎn)離（夾角大于起始端與終止端遠(yuǎn)離（夾角大于40度）度）2. 盡量單層繞制，并增加匝間距離盡量單層繞制，并增加匝間距離3. 多層繞制時(shí)，多層繞制時(shí)， 采用采用“漸進(jìn)漸進(jìn)”方式繞，不要來(lái)回繞方式繞，不要來(lái)回繞4. 分組繞制分組繞制 （要求高時(shí)，用大電感和小電感串聯(lián)起（要求高時(shí)，用大電感和小電感串聯(lián)起來(lái)使用）來(lái)使用）如果磁芯是導(dǎo)體，首先：如果磁芯是導(dǎo)體，首

17、先：用介電常數(shù)低的材料增加繞組導(dǎo)體與磁芯之間的距離用介電常數(shù)低的材料增加繞組導(dǎo)體與磁芯之間的距離 電磁兼容設(shè)計(jì)所面對(duì)的往往是寬帶干擾信號(hào)，頻率范圍從幾kHz到GHz以上。要濾除這么寬頻帶的干擾在電容和電感的使用上要十分注意。普通電容器很難解決這個(gè)問(wèn)題。在實(shí)踐中，常用兩個(gè)方法在較寬的頻率范圍內(nèi)獲得較好的干擾抑制效果。 1. 大小電容并聯(lián)：大小電容并聯(lián)：將一個(gè)大電容和一個(gè)小電容并聯(lián)起來(lái)使用，大電容抑制低頻干擾、小電容抑制高頻。甚至可以用大、中、小三種電容并聯(lián)起來(lái)使用。但是有如下問(wèn)題：克服電容非理想性的方法克服電容非理想性的方法衰減電容并聯(lián) LC并聯(lián) 電感并聯(lián)小電容大電容大電容并聯(lián)電容頻率大容量小容

18、量美中不足：美中不足：將大容量電容和小容量電容并聯(lián)起來(lái)的方法，會(huì)在某個(gè)頻率上出現(xiàn)旁路效果很差的現(xiàn)象。這是因?yàn)樵诖箅娙莸闹C振頻率和小電容的諧振頻率之間，大電容呈現(xiàn)電感特性（阻抗隨頻率升高增加），小電容呈現(xiàn)電容特性，實(shí)際是一個(gè)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在會(huì)在某個(gè)頻率上發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致其阻抗為無(wú)限大，這時(shí)電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際已經(jīng)失去旁路作用。如果剛好在這個(gè)頻率上有較強(qiáng)的干擾，就會(huì)出現(xiàn)干擾問(wèn)題。若將大、中、小三種容值的電容并聯(lián)起來(lái)使用，會(huì)有更多的諧振點(diǎn)，亦即，濾波器在更多的頻率上失效。克服電容非理想性的方法2.三端電容：三端電容：這是目前比較流行的方法。與普通電容不同的是，三端電容的一個(gè)電極上有兩根

19、引線，使用時(shí)，這兩個(gè)引線串聯(lián)在需要濾波的導(dǎo)線中。這樣，導(dǎo)線電感與電容剛好構(gòu)成了一個(gè)T形濾波器，并且消除了一個(gè)電極上的串聯(lián)電感。因此三端電容比普通電容具有更高的諧振頻率和濾波效果?？梢栽谌穗娙輧蓚€(gè)相連的引線上套兩個(gè)鐵氧體磁珠，進(jìn)一步提高T形濾波器的效果。這就是常說(shuō)的片狀濾波器。三端電容器的原理三端電容器的原理引線電感與電容引線電感與電容一起構(gòu)成了一個(gè)一起構(gòu)成了一個(gè)T形低通濾波器形低通濾波器在引線上安裝兩在引線上安裝兩個(gè)磁珠濾波效果個(gè)磁珠濾波效果更好更好地線電感起地線電感起著不良作用著不良作用三端電容普通電容普通電容 30 70 1GHz206040三端電容的正確使用接地點(diǎn)要求：接地點(diǎn)要求：1

20、干凈地干凈地2 與機(jī)箱或其它較大與機(jī)箱或其它較大 的金屬件的金屬件射頻搭接射頻搭接使用三端電容器或片狀濾波器時(shí)，要注意中間的接地線越短越好，兩側(cè)的引線雖然沒(méi)有特殊的要求，但是要避免平行部分過(guò)長(zhǎng)，否則高頻濾波效果會(huì)打很大折扣。三端電容器的不足寄生電容造成寄生電容造成輸入端、輸出輸入端、輸出端耦合端耦合接地電感造成接地電感造成旁路效果下降旁路效果下降說(shuō)明：說(shuō)明：三端電容器雖然比普通電容器在濾波效果上有所改善，但是還有兩個(gè)因素制約著其高頻效果，一個(gè)是兩根引線間的寄生電容耦合，另一個(gè)是接地線的電感。因此，三端電容 的 濾 波 效 果 一 般 在300MHz以下。另外，三端電容只能安裝在線路板上，不可避

21、免地會(huì)發(fā)生高頻泄漏問(wèn)題。 要徹底解決寬帶濾波的問(wèn)題應(yīng)該使用穿心電容。穿心電容：穿心電容：穿心電容實(shí)質(zhì)上是一種三端電容，一個(gè)電極與芯線相聯(lián)，另一個(gè)電極與外殼相聯(lián)。使用時(shí)，一個(gè)電極通過(guò)焊接或螺裝的方式直接安裝在金屬面板上，需要濾波的信號(hào)線連接在芯線的兩端。穿心電容的濾波范圍可以達(dá)到數(shù)GHz以上。 之所以具有這樣的特性，是因?yàn)橐韵聝蓚€(gè)原因：接地電感?。航拥仉姼行。寒?dāng)穿心電容的外殼與面板之間在360的范圍內(nèi)連接時(shí)，連接電感是很小的。因此，在高頻時(shí)，能夠提供很好的旁路作用。輸入輸出沒(méi)有耦合：輸入輸出沒(méi)有耦合：用于安裝穿心電容的金屬板起到了隔離板的作用，使濾波器的輸入端和輸出端得到了有效的隔離，避免了高頻

22、時(shí)的耦合現(xiàn)象。穿心電容穿心電容更勝一籌金屬板隔離金屬板隔離輸入輸出端輸入輸出端一周接地一周接地電感很小電感很小穿心電容的插入損耗插入損耗插入損耗頻率頻率1GHz普通電容普通電容理想電容理想電容穿心電容穿心電容穿心電容的阻抗接近理想電容，只是在某個(gè)頻率會(huì)出現(xiàn)一個(gè)凹陷。使用注意事項(xiàng)：使用注意事項(xiàng)：穿心電容在受到高溫焊接和溫度沖擊時(shí)，容易損壞，或降低可靠性。為了滿足電子設(shè)備小型化的要求，穿心電容的體積越來(lái)越小。在將穿心電容焊接到面板上時(shí)，由于穿心電容與面板的熱容量相差很大，會(huì)造成焊接局部溫度過(guò)高，電容損壞。因此，當(dāng)在大批量產(chǎn)品生產(chǎn)中使用穿心電容時(shí)，要請(qǐng)電容廠家協(xié)助設(shè)計(jì)焊接工藝?，F(xiàn)在許多廠家開(kāi)始提供焊

23、接好的穿心電容陣列板。最好直接使用這種陣列板。線路板上使用饋通濾波器線路板地線面線路板地線面上面上面底面底面饋通濾波器除了安裝在屏蔽機(jī)箱的面板上以外，也可以安裝在線路板上，將強(qiáng)干擾電路與敏感電路隔離開(kāi)。一種方法是在隔離界面安裝一塊隔離板，饋通濾波器安裝在隔離板上，其濾波效果決非一般濾波電容可以比擬的。另一種方法是將穿心電容安裝在線路板的地線面上，被濾波的導(dǎo)線分別在地線面的兩側(cè)。饋通濾波器使用注意事項(xiàng) 必須安裝在金屬板上，并在一周接地； 最好焊接，螺紋安裝時(shí)要使用帶齒墊片； 焊接時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，容易損壞器件；采用螺紋緊固時(shí)，要注意保證良好電器連接，一定要使用帶齒墊片，以便刺透金屬表層氧化物，保證良

24、好的射頻搭接。共模扼流圈當(dāng)電感中流過(guò)較大電流時(shí)，電感會(huì)發(fā)生飽和，導(dǎo)致電感量下降。共模扼流圈可以避免這種情況的發(fā)生。共模扼流圈的結(jié)構(gòu)：共模扼流圈的結(jié)構(gòu)：將傳輸電流的兩根導(dǎo)線（例如直流供電的電源線和地線，交流供電的火線和零線）按照?qǐng)D示方法繞制。這時(shí)，兩根導(dǎo)線中的電流在磁芯中產(chǎn)生的磁力線方向相反，并且強(qiáng)度相同，剛好抵消，所以磁芯中總的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，因此磁芯不會(huì)飽和。而對(duì)于兩根導(dǎo)線上方向相同的共模干擾電流，則沒(méi)有抵消的效果，呈現(xiàn)較大的電感。由于這種電感只對(duì)共模干擾電流有抑制作用，而對(duì)差模電流沒(méi)有影響，因此叫共模扼流圈。共模扼流圈共模扼流圈中的負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵銷，因此磁共模扼流圈中的負(fù)載電流產(chǎn)

25、生的磁場(chǎng)相互抵銷，因此磁芯不會(huì)飽和。芯不會(huì)飽和。有意增加漏磁，有意增加漏磁，利用差模電感利用差模電感制作方法：制作方法：電流的去線和回線要滿足流過(guò)它們的電流在磁芯中產(chǎn)生的磁力線抵消的條件。對(duì)于沒(méi)有很高絕緣要求的信號(hào)線，可以采用雙線并繞的方法構(gòu)成共模扼流圈，但對(duì)于交流電源線，考慮到兩根導(dǎo)線之間必須承受較高的電壓，必須分開(kāi)繞制。共模扼流圈寄生差模電感：共模扼流圈寄生差模電感：理想的共模扼流圈上的兩根導(dǎo)線產(chǎn)生的磁通完全抵消，磁芯永遠(yuǎn)不會(huì)飽和，并且對(duì)差模電流沒(méi)有任何影響。但實(shí)際的共模扼流圈兩組線圈產(chǎn)生的磁力線不會(huì)全集中在磁芯中，有一定的漏磁，不會(huì)抵消掉，因此有一定的差模電感。共模扼流圈寄生差模電感的好

26、處：寄生差模電感的好處：由于寄生差模電感的存在，共模扼流圈可以對(duì)差模干擾有一定的抑制作用。寄生差模電感的危害：寄生差模電感的危害：會(huì)導(dǎo)致電感磁芯飽和。而且從磁芯中泄漏出來(lái)的差模磁場(chǎng)會(huì)形成新的輻射干擾源。影響寄生差模電感的因素：影響寄生差模電感的因素：線圈繞制方法、線圈周圍物體的磁導(dǎo)率等有關(guān)。例：將共模扼流圈放進(jìn)鋼制小盒中，會(huì)增加差模電感。差模電感的測(cè)量方法：差模電感的測(cè)量方法：將共模扼流圈一端的兩根導(dǎo)線短接，在另一端上測(cè)量線圈的電感。共模扼流圈電感磁芯的選用空心線圈每匝產(chǎn)生的電感量很小，為了獲得一定的電感量，往往導(dǎo)致電感的體積過(guò)大，匝數(shù)過(guò)多。為了用較小的體積獲得較大的電感量，往往使用導(dǎo)磁率較高

27、的材料作磁芯。磁芯的導(dǎo)磁率率越高，每匝的電感量越大。鐵粉磁芯：鐵粉磁芯：外表帶氧化層的鐵粉制成，由于鐵粉相互隔開(kāi)，形成了大量分布的間隙，因此不易飽和。但為此付出的代價(jià)是磁導(dǎo)率低。一般用做差模電感。這時(shí)磁芯不飽和是關(guān)鍵因素，而由于磁導(dǎo)率較低，需要較多的匝數(shù)才能獲得需要的電感量導(dǎo)致的寄生電容大，對(duì)于頻率較低的差模干擾并不是主要問(wèn)題。電感磁芯的選用鐵氧體：鐵氧體：最常用的一種磁芯。錳鋅材料的磁導(dǎo)率較高，電阻較小，鎳鋅材料的磁導(dǎo)率較低，電阻較大。 用作共模扼流圈的磁芯。超微晶：超微晶：以鐵為主要成份的合金粉末，粉末的尺寸在10nm（相當(dāng)于一般磁性材料粉末的1/1000）左右，具有很高的導(dǎo)磁率。價(jià)格較高

28、，用在需要很大電感量的場(chǎng)合。制作共模扼流圈。電感磁芯的選用鐵粉磁芯：不易飽和、導(dǎo)磁率低，作差模扼流圈的磁芯鐵粉磁芯：不易飽和、導(dǎo)磁率低，作差模扼流圈的磁芯鐵氧體：最常用鐵氧體：最常用錳鋅：錳鋅： r = 500 10000，R = 0.1100 m鎳鋅：鎳鋅： r = 10 100，R = 1k 1M m超微晶：超微晶： r 10000，做大電感量共模扼流圈的磁心，做大電感量共模扼流圈的磁心干擾抑制用鐵氧體干擾濾波器中的電感一般使用鐵氧體材料做磁芯。導(dǎo)線穿過(guò)鐵氧體磁芯構(gòu)成的電感的阻抗雖然在形式上是隨著頻率的升高而增加，但是在不同頻率上，其機(jī)理是完全不同的。低頻：低頻：阻抗由電感的感抗構(gòu)成。在低

29、頻，磁芯的磁導(dǎo)率較高，因此電感量較大。并且這時(shí)磁芯的損耗較小，整個(gè)器件是一個(gè)低損耗、高阻抗特性的電感，這種電感容易造成諧振。因此在低頻，有時(shí)會(huì)有干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。高頻：高頻：阻抗由電阻成分構(gòu)成。隨著頻率升高，磁芯的磁導(dǎo)率降低，導(dǎo)致電感的電感量減小，感抗成分減小。但是，這時(shí)磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導(dǎo)致總的阻抗增加。當(dāng)高頻信號(hào)通過(guò)鐵氧體時(shí)，電磁能量以熱的形式耗散掉。信號(hào)濾波器的安裝位置板上濾波器：板上濾波器：這種濾波器安裝在線路板上，如PLB、JLB系列濾波器。優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)；缺點(diǎn)是高頻濾波效果欠佳。這主要是由于三個(gè)原因：1、濾波器的輸入、輸出之間沒(méi)有隔離，容易發(fā)生耦合；2、濾波器的接地阻抗不是很

30、低，削弱了高頻旁路效果；3、濾波器與機(jī)箱之間的一段聯(lián)線會(huì)產(chǎn)生兩種不良作用：1) 機(jī)箱內(nèi)部空間的電磁干擾會(huì)直接感應(yīng)到這段線上，沿著電纜傳出機(jī)箱，借助電纜輻射，使濾波器失效。2) 外界干擾在被板上濾波器濾波之前，借助這段線產(chǎn)生輻射，或直接與線路板上的電路發(fā)生耦合，造成敏感度問(wèn)題。面板濾波器：面板濾波器：這種濾波器直接安裝在屏蔽機(jī)箱的金屬面板上，如饋通濾波器、濾波陣列板、濾波連接器等。由于直接安裝在金屬面板上，濾波器的輸入、輸出之間完全隔離，接地良好，電纜上的干擾在機(jī)箱端口上被濾除，因此濾波效果十分理想。缺點(diǎn)是安裝需要一定的結(jié)構(gòu)配合，這必須在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行考慮信號(hào)濾波器的安裝位置板上濾波器板上濾波器無(wú)

31、屏蔽的場(chǎng)合無(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：在屏蔽界面上有屏蔽的場(chǎng)合：在屏蔽界面上板上濾波器的注意事項(xiàng) 板上濾波器高頻的濾波效果雖不完美，但應(yīng)用得當(dāng)，可以滿足大部分民用產(chǎn)品電磁兼容的要求。在使用時(shí)要注意以下事項(xiàng)：1. 干凈地：干凈地：決定在使用板上安裝型濾波器后，在布線時(shí)要注意在電纜端口處留出一塊“干凈”地上，濾波器和連接器都安裝在干凈地上。如果直接將電纜的濾波電容連接到干擾嚴(yán)重的地線上，不僅起不到較好的濾波作用，還可能造成地線上的干擾串到電纜線上，造成更嚴(yán)重的共模輻射問(wèn)題。因此為了取得較好的濾波效果，必須準(zhǔn)備一塊干凈地。干凈地與信號(hào)地只能在一點(diǎn)連接起來(lái)，這

32、個(gè)流通點(diǎn)稱為 “橋”，所有信號(hào)線都應(yīng)該從橋上通過(guò)，以減小信號(hào)環(huán)路面積。2. 濾波器要并排設(shè)置：濾波器要并排設(shè)置：保證導(dǎo)線組內(nèi)所有導(dǎo)線的未濾波部分在一起，已濾波部分在一起。防止導(dǎo)線的未濾波部分會(huì)將另一根導(dǎo)線的已濾波部分重新污染，使電纜整體的濾波失效。板上濾波器的注意事項(xiàng)3. 濾波器要盡量靠近電纜的端口：濾波器要盡量靠近電纜的端口：使濾波器與面板之間的導(dǎo)線盡量短，必要時(shí)，使用金屬遮擋板一下，其近場(chǎng)的隔離效果較好。4. 濾波器與機(jī)箱的搭接：濾波器與機(jī)箱的搭接：安裝濾波器的干凈地要與金屬機(jī)箱可靠地搭接起來(lái)，如果機(jī)箱不是金屬的，應(yīng)該在線路板下方設(shè)置一塊較大的金屬板，作為濾波地。干凈地與金屬機(jī)箱之間的搭接

33、要保證很低的射頻阻抗。必要時(shí)，可以考慮使用電磁密封襯墊搭接，增加搭接面積，減小射頻阻抗。5. 濾波器接地線要短：濾波器接地線要短：濾波器的局部布線和設(shè)計(jì)線路板與機(jī)箱（金屬板）的連接結(jié)構(gòu)時(shí)要特別注意，連接地線要短。 6.濾波線與未濾波線分組：濾波線與未濾波線分組：在端口濾波的電纜和不濾波的電纜盡量遠(yuǎn)離，防止發(fā)生耦合問(wèn)題。板上濾波器的注意事項(xiàng)濾波器要并排安裝濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機(jī)線路板的干凈地與金屬機(jī)箱或大金屬板緊密搭接箱或大金屬板緊密搭接為濾波設(shè)置干凈地為濾波設(shè)置干凈地在接口處設(shè)置檔板在接口處設(shè)置檔板濾波器靠近接口濾波器靠近接口面板上濾波的簡(jiǎn)易（臨時(shí)）方法在現(xiàn)場(chǎng)或在樣機(jī)調(diào)試過(guò)程中

34、，可以采用簡(jiǎn)易的面板濾波方式。如圖所示，在連接器的引腳處焊接瓷片電容，電容的引線盡量短，當(dāng)引線太短，無(wú)法安裝使，可以用銅片延長(zhǎng)。電纜濾波的方法屏蔽盒屏蔽盒饋通濾波器饋通濾波器連接器連接器對(duì)電纜濾波是十分有效的干擾對(duì)策方法。目前廣泛使用的方法是濾波連接器。這種器件在每個(gè)觸點(diǎn)上安裝一個(gè)低通濾波器，由于具有饋通式安裝的結(jié)構(gòu)，具有非常好的高頻濾波特性。濾波連接器濾波連接器雖然是最佳雖然是最佳選擇，但是選擇，但是當(dāng)空間允許當(dāng)空間允許時(shí)，也可以時(shí)，也可以這樣：這樣：自制面板濾波器濾波電路可以按照需濾波電路可以按照需要設(shè)計(jì)，但是至少有要設(shè)計(jì)，但是至少有一級(jí)饋通濾波器一級(jí)饋通濾波器連接器按照需要選擇，也可連接

35、器按照需要選擇，也可以是引線以是引線錫焊，保證完全隔離錫焊，保證完全隔離螺紋盲孔按照?qǐng)D示的方法自制濾波連接器，體積雖然較大，但是效果并不按照?qǐng)D示的方法自制濾波連接器，體積雖然較大，但是效果并不差?？梢詽M足樣機(jī)或數(shù)量較少的應(yīng)用場(chǎng)合。差?？梢詽M足樣機(jī)或數(shù)量較少的應(yīng)用場(chǎng)合。面板安裝濾波器注意事項(xiàng) 在面板上安裝濾波器，特別是濾波陣列板或連接器時(shí)，最重要的一點(diǎn)是要使濾波器與屏蔽機(jī)箱之間實(shí)現(xiàn)低阻抗搭接。否則，搭接點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁泄漏。 因?yàn)楫?dāng)射頻電流流過(guò)較大的阻抗時(shí)，會(huì)在阻抗部位產(chǎn)生輻射。而濾波器中的主要濾波器件是旁路電容，旁路電容將信號(hào)線上的干擾旁路到濾波器外殼上，然后泄放到機(jī)殼上。這些射頻電流必然會(huì)

36、流過(guò)濾波器與屏蔽箱的結(jié)合處。如果結(jié)合處的阻抗較大，就會(huì)產(chǎn)生泄漏。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要避免電纜、導(dǎo)線等輻射源靠近縫隙就是這個(gè)道理。當(dāng)屏蔽電纜的屏蔽層直接與濾波器連接器連接時(shí)，被濾波器中的旁路電容旁路下來(lái)的干擾還會(huì)傳到屏蔽層上，借助屏蔽層輻射，比沒(méi)有濾波器時(shí)產(chǎn)生更大的輻射發(fā)射。面板安裝濾波器注意事項(xiàng)濾波器與面板之濾波器與面板之間必須使用電磁間必須使用電磁密封襯墊！密封襯墊！濾波器要發(fā)揮預(yù)期的效能，必須具有很低的接地阻抗。實(shí)際中常見(jiàn)的現(xiàn)象：實(shí)際中常見(jiàn)的現(xiàn)象：在實(shí)際工程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電纜上有較強(qiáng)的電磁干擾電流時(shí)，往往會(huì)對(duì)原來(lái)已有的濾波器進(jìn)行“增強(qiáng)”。常用的方法是增加一只并聯(lián)電容（這樣最容易）。結(jié)果常常事與愿

37、違的結(jié)果，即干擾問(wèn)題反而更加嚴(yán)重。原因：原因：造成這種現(xiàn)象的原因有兩個(gè)，一個(gè)是增加了電容后，引入了諧振點(diǎn)，造成濾波器插入增益的現(xiàn)象。另一個(gè)是增加電容后，為干擾電流提供了一個(gè)旁路通路，使濾波器中的電感失效。前一種原因造成的干擾增強(qiáng)往往發(fā)生在頻率較低的場(chǎng)合，后一種情況往往發(fā)射發(fā)生在頻率較高的場(chǎng)合。根據(jù)這個(gè)特征，可以確定原因，采取適當(dāng)?shù)拇胧Ｊ褂眯螢V波器的注意事項(xiàng)后一種原因的分析：后一種原因的分析：以型濾波電路為例說(shuō)明這個(gè)機(jī)理。圖中所示的電路，按照設(shè)計(jì)意圖，干擾應(yīng)通過(guò)兩個(gè)電容旁路到地。但由于濾波器殼體與機(jī)箱之間的搭接阻抗過(guò)大，干擾沒(méi)有旁路到機(jī)箱上，而是通過(guò)另一個(gè)電容串?dāng)_到了輸出端。實(shí)際效果是將電感旁