第八章濾波技術

第8章濾波技術第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頻率通過，而對工作不必須的信號頻率有很大的衰減作用，這樣就使產(chǎn)生干擾的機會減為最少。

采用濾波器可以達到分離信號、抑制干擾的目的。采用濾波器可以顯著減小傳導干擾的電平。干擾頻譜成份一般不同于有用信號的頻率，濾波器對這些與有用信號頻率不同的成分具有良好的抑制作用，從而達到抑制干擾的目的。濾波器分信號選擇濾波器和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，還要注意當負載電流較大時，電路中的電感不能發(fā)生飽和（導致濾波器性能下降）安裝在信號線上的濾波器稱為信號線干擾濾波器信號濾波器還要考慮濾波器不能對工作信號有嚴重的影響，不能造成信號的失真二、干擾濾波器的作用信號濾波器電源濾波器切斷干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構成完善的干擾防護。三、干擾濾波器和一般信號濾波器

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大的無功電流和無功電壓，即它們必須具有足夠大的無功功率容量；信號處理中用的濾波器，通?？偸前醋杩雇耆ヅ錉顟B(tài)設計的，所以可以保證得到預想的濾波特性。但是，在EMC設計中，很難做到這點，有時濾波器還不得不在失配狀態(tài)下運行，因此，必須認真考慮它們的失配特性，以保證它們在0.15~30MHz范圍內，能得到足夠好的濾波特性；在EMC設計中，濾波器主要是用來抑制因瞬態(tài)噪聲或高頻噪聲造成的EMI，所以，對濾波器所用的L、C元件寄生參數(shù)的控制，要求比較苛刻。因而，對EMI濾波器的制作與安裝均必須認真對待；EMI濾波器雖然是抗電磁干擾的重要元件，但是，使用時必須仔細了解其特性，并正確使用，否則，不但收不到應有的效果，而且有時還會導致新的噪聲。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頻率的選擇性能來分類，可分為低通、高通、帶通和帶阻四種濾波器；按頻帶來分：低頻、高頻、甚高頻、超高頻和微波濾波器；按網(wǎng)絡中是否含有電源來分：有源和無源濾波器。前者系含有源元件組成的濾波電路，而后者僅由無源元件組成；按組成濾波器的元件特征來分：LC濾波器，晶體濾波器，機械濾波器，陶瓷濾波器，螺旋濾波器等；按濾波器的功能來分：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并把它們反射回信號源；吸收濾波器則是將把不需要的成分吸收，以達到濾波的目的。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頻率低的場合，如在一些靠近電源線的敏感信號線上濾除電源諧波造成的干擾。帶通濾波器用在信號頻率僅占較窄帶寬的場合，如通信接收機的的天線端口上要安裝帶通濾波器，僅允許通信信號通過。帶阻濾波器用在干擾頻率帶寬較窄，而信號頻率較寬的場合，如距離大功率電臺很近的設備電纜端口處要安裝阻帶頻率等于電臺發(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，因為頻率越高的信號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實際電容濾波器的等效電路實際電容濾波器的頻響特性曲線2．電感濾波器L實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)在單根導線上共模扼流圈

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

源阻抗

電路結構

負載阻抗

高C、、多級

高

高

、多級

低

低

反、多級反

高

低L、多級L

低

規(guī)律：電容對應高阻，電感對應低阻在實際中，哪一種濾波器有效主要靠試驗的結果確定~~

電纜上的干擾按照干擾電流的流動路徑分為共模干擾電流和差模干擾電流兩種，由于對這兩種干擾電流的濾波方法不相同，因此在進行濾波設計之前必須了解所面對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頻率的響應特性，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允許流過的最大工作電流值額定電壓額定電壓指使用時允許加在濾波器上的電壓的最大值工作環(huán)境溫度濾波器對其使用的環(huán)境溫度也有一定的要求。否則將導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，對電磁干擾信號的抑制作用就越強。第4節(jié)干擾濾波器的應用一、信號線干擾濾波器的安裝無屏蔽的場合：濾波器靠近被濾波導線的靠近器件或線路板一端有屏蔽的場合：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濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機箱或大金屬板緊密搭接為濾波設置干凈地在接口處設置檔板濾波器靠近接口面板上濾波器安裝的注意事項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濾波器輸入線過長濾波器輸入、輸出耦合PCB錯誤一：濾波器與電源端口之間的連線過長錯誤二：濾波器的輸入/輸出線靠得過近電源線濾波器的錯誤安裝濾波器通過細線接地，高頻效果很差！濾波器絕緣漆PCB接地線正