第4章（3）干擾濾波技術(shù)

干擾濾波在EMC設(shè)計(jì)中的作用差模干擾和共模干擾干擾濾波器的特性和分類有效干擾濾波器的設(shè)計(jì)與制作正確使用濾波器對(duì)干擾源實(shí)施濾波：為了預(yù)防不希望的電磁波沿著與設(shè)備相連的任何外部連接線傳播到設(shè)備；對(duì)敏感體實(shí)施濾波：為了消除沿著上述連接線作用到敏感設(shè)備上的干擾影響；濾波器的目的在高頻系統(tǒng)中，為了抑制工作頻帶以外的任何頻帶上的干擾；在各種信號(hào)電路中，為了消除頻譜成分不同于有用信號(hào)的干擾信號(hào)；在電源電路、操縱電路、控制電路以及轉(zhuǎn)換電路中，為了消除沿著這些電路的干擾作用。需要濾波器的情況一、干擾濾波在EMC設(shè)計(jì)中的作用信號(hào)濾波器電源濾波器切斷干擾信號(hào)沿著信號(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)。信號(hào)線干擾線濾波器電源干擾線濾波器

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。一、干擾濾波在EMC設(shè)計(jì)中的作用滿足電源線干擾發(fā)射和抗擾度要求一、干擾濾波在EMC設(shè)計(jì)中的作用滿足設(shè)備抗擾度及設(shè)備輻射發(fā)射要求信號(hào)線濾波器干擾源一、干擾濾波在EMC設(shè)計(jì)中的作用二、差模干擾和共模干擾~1、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，它在電纜與大地之間形成的回路中流動(dòng)。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。二、差模干擾和共模干擾~2、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)。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。開關(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。2、共模/差模干擾的產(chǎn)生ICMIDM電網(wǎng)中電感性開關(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3、共模/差模干擾的產(chǎn)生VVICMICM兩臺(tái)設(shè)備之間的地線電位導(dǎo)致共模電流共模噪聲是由于高頻成份輻射產(chǎn)生的：三極管與散熱片之間的寄生電容，將三極管的開關(guān)噪聲耦合導(dǎo)地線上，脈沖回路產(chǎn)生的輻射感應(yīng)導(dǎo)所有導(dǎo)線上負(fù)載電流越大，或輸入電壓越低，則差模干擾越強(qiáng)共模干擾當(dāng)輸入電壓最高時(shí)，最大，與負(fù)載無(wú)關(guān)。開關(guān)電源噪聲

50Hz的奇次諧波（1、3、5、7）

開關(guān)頻率的基頻和諧波（1MHz以下差模為主，1MHz以上共模為主）開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲有兩類：第一類：由于非線性產(chǎn)生的，為電源基頻的奇次諧波。電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這種諧波發(fā)射的都有限制。（GJB151A中的CE101）第二類：開關(guān)工作模式產(chǎn)生的，頻率較低的成分以差模形式出現(xiàn)在電源輸入線上，頻率較高的成分以共模形式出現(xiàn)。三、常用干擾濾波器的分類衰減衰減衰減衰減低通帶通高通帶阻3dB截止頻率1、按照頻率特性分：反射型濾波器：吸收型濾波器：2、按照濾波機(jī)理分：C

TL反

3、按照濾波器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式分：電磁兼容設(shè)計(jì)中，低通濾波器用得最多，因?yàn)椋?/p>

電磁干擾大多頻率較高的信號(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，防止對(duì)其它電路產(chǎn)生干擾。電源線上的濾波器都是低通濾波器。

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)射頻率的帶阻濾波器。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。四、有效干擾濾波器的設(shè)計(jì)與制作濾波器對(duì)干擾的衰減作用用插入損耗來(lái)表征：插入損耗IL的定義：IL=20lg（V1/V2）dB式中：V1

是信號(hào)源與測(cè)量?jī)x表（頻譜儀、接收機(jī)、高頻毫伏表等）直接連通時(shí)，儀表的讀數(shù)，V2是在信號(hào)源與測(cè)量?jī)x表之間插入濾波器時(shí)，儀表的讀數(shù)。實(shí)際測(cè)量時(shí)，要注意濾波器輸入輸出端在高頻時(shí)的耦合，另外，濾波器的接地線較長(zhǎng)時(shí)，會(huì)使高頻插入損耗值減小。1、濾波器的插入損耗設(shè)計(jì)時(shí)：在保證濾波器安全，環(huán)境、機(jī)械、和可靠性能滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求的前提下，實(shí)現(xiàn)盡可能高的插入損耗；應(yīng)用時(shí)：在安全，環(huán)境、和可靠性能滿足要求后，總是選用插入損耗高的濾波器；因?yàn)?，很高的插入損耗意味著對(duì)干擾信號(hào)的抑制能力強(qiáng)。插入損耗的估算Fco=1/(2RpC)ZL~Zs、ZL并聯(lián)CIL=20lg(CRp)ILIL=20lg(L/Rs)Fco=Rs/(2L）Zs、ZL串聯(lián)~ZsLZsZL單電感濾波電路：

IL=20lg[L/（ZS+ZL）]，ZS、ZL分別是源和負(fù)載阻抗。ZS、ZL

<<50

；單電容濾波電路：

IL=20lg[CZSZL/（ZS+ZL）]，ZS、ZL

>>50

；

形濾波電路：IL=20lg[（

L/ZS）+LC2]，ZS

>>ZL

；反形濾波電路：

IL=20lg[（

L/ZL）+LC2]，ZS

<<ZL

；T形濾波電路：

IL=20lg[

2LC+（L2C3+2L）/（ZS+ZL）]，ZS、ZL

<50

；形濾波電路：

IL=20lg[

2LC+（LC2

3+2C）ZSZL/（ZS+ZL）]，ZS、ZL

>

50

；電路與插入損耗的關(guān)系電路與插入損耗的關(guān)系20406080100

fc10fc100fc1000fc

5階

4階

3階

2階

1階20N/十倍頻程6N/倍頻程插入損耗dB2、濾波器階數(shù)的確定50100欲衰減20dB46=2420至少4階濾波器10100120=201階濾波器就可以了為了保險(xiǎn)，可用2階欲衰減20dBL、C的數(shù)值決定截止頻率階數(shù)決定過(guò)渡帶的陡度3、根據(jù)阻抗選用濾波電路形式

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)高阻，電感對(duì)低阻濾波器的基本形式4、原型濾波器與實(shí)際濾波器的換算原型濾波器：是指角頻率ω為1rad/s，阻抗量級(jí)為1Ω的濾波器這種濾波器本身沒(méi)有實(shí)用價(jià)值，但通過(guò)利用以下法則把帶寬和阻抗換算到任何值，就可以得到有實(shí)用價(jià)值的濾波器基本低通原型濾波器及其頻率響應(yīng)（a）圖表示基本低通原型濾波器及其對(duì)偶，（b）圖表示低通原型的頻率響應(yīng)原型濾波器及其換算關(guān)系①

帶寬換算：所有的電抗分量除以弧度為單位的、預(yù)期的截止角頻率ωc＝2πfc，得到：La＝Lb/2πfcCa＝Cb/2πfc（a為換算后，b為換算前）②

阻抗換算：所有的電阻和電感乘以預(yù)期的源和負(fù)載的阻抗量級(jí)Z，得到：Ra＝ZRbLa＝ZLbCa＝Cb/Z

③帶寬和阻抗綜合換算：聯(lián)解①②，得到：Ra＝ZRbLa＝ZLb/2πfcCa＝Cb/Z2πfc

1）低通濾波器的設(shè)計(jì)基本低通原型濾波器及其頻率響應(yīng)（a）圖表示基本低通原型濾波器及其對(duì)偶，（b）圖表示低通原型的頻率響應(yīng)

這是按照前面換算法則由原型濾波器得到的截止頻率為1MHz、源和負(fù)載阻抗為50Ω的實(shí)際低通濾波器這種單個(gè)電容或電感的低通濾波器的插入損耗為：IL=10lg（1＋k2）（dB）其中k＝πfRC

(單個(gè)電容濾波器),k＝πfL/R

(單個(gè)電感濾波器),R－－－信號(hào)源阻抗，負(fù)載阻抗；C－－－濾波電容；L－－－串聯(lián)電感

當(dāng)希望濾波器通帶內(nèi)衰減小，通帶外衰減大時(shí)：需要采用多級(jí)級(jí)聯(lián)，要求具有截止頻率外的阻帶衰減率為20ndB/10倍頻程或者6ndB/倍頻程，其中n為濾波器的級(jí)數(shù)這類多級(jí)濾波器的設(shè)計(jì)方法和步驟：

1、利用綜合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)確定n級(jí)低通原型濾波器的各電抗元件數(shù)值，并列成表格，

2、經(jīng)過(guò)帶寬與阻抗的綜合換算，得到實(shí)際的各電抗元件數(shù)值

3、這類多級(jí)濾波器要求具有下列幾種頻率響應(yīng)函數(shù)的濾波器中的一種:巴特沃思響應(yīng)濾波器—在通帶內(nèi)具有最平坦響應(yīng)

契比雪夫響應(yīng)濾波器--在通帶內(nèi)具有等紋波的振幅響應(yīng)

貝塞爾響應(yīng)濾波器--具有最平坦的時(shí)延響應(yīng)，函數(shù)呈現(xiàn)極小的“過(guò)沖”

巴特沃思－湯普森響應(yīng)濾波器--

橢圓響應(yīng)濾波器--三種基本n級(jí)低通原型濾波器原型濾波器的衰減與頻率、級(jí)數(shù)的關(guān)系原型濾波器所需的級(jí)數(shù)可以由此表查得巴特沃思濾波器原型的元件值對(duì)照表此表列出n＝1～20級(jí)的原型濾波器的電容C和電感L的元件值續(xù)表五級(jí)巴特沃思原型濾波器示意圖解題步驟：

1、根據(jù)題意確定濾波器的衰減特性；

2、利用濾波器的衰減特性查找原型濾波器的衰減與頻率、級(jí)數(shù)的關(guān)系圖得到原型濾波器的級(jí)數(shù)n，n＝5；

3、利用綜合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)確定n級(jí)低通原型濾波器的各電抗元件數(shù)值，

4、經(jīng)過(guò)帶寬與阻抗的綜合換算，得到實(shí)際的各電抗元件數(shù)值。解：1、為保證元件公差5％，確定其截止頻率fc＝32MHz，最低干擾頻率fi＝66MHz，故其歸一化（相對(duì)）頻率為f＝fi/fc＝66/32=2.062、查找原型濾波器的衰減與頻率、級(jí)數(shù)的關(guān)系圖得到在相對(duì)頻率為2.06時(shí)要獲得不小于30dB的衰減，需要原型濾波器的級(jí)數(shù)n＝5；3、查找巴特沃思濾波器原型的元件值對(duì)照表得到各級(jí)元件值為：C1=C5=0.618F,C3=2.00F,L2=L4=1.618H,4、利用帶寬和阻抗的綜合換算法則：Rg＝RL=72ΩC1＝C5＝Cb/（Z2πfc）＝0.618/(72×2π×32×106)=43pFC3＝Cb/（Z2πfc）＝2.00/(72×2π×32×106)=138pFL2＝L4＝ZLb/2πfc＝72×1.618/(2π×32×106)=0.58uH5、頻率響應(yīng)見(jiàn)下圖5級(jí)低通濾波器的頻率響應(yīng)可見(jiàn)，該低通濾波器在頻率66MHz處的衰減約為31dB，滿足設(shè)計(jì)要求，通帶內(nèi)的插入損耗在30MHz處為2dB，在28MHz以下則低于1dB2）高通濾波器的設(shè)計(jì)高通濾波器與低通濾波器矩具有頻率對(duì)稱性，故高通濾波器可以由低通濾波器來(lái)得到，只要將ωhp＝1/ωLP代入低通原型濾波器的傳輸函數(shù)就得到高通原型濾波器，利用這種變換時(shí)，感抗ωhpL變成L/ωLP；容抗1/ωLP變成ωhp/C，電阻值保持不變即相當(dāng)于低通原型濾波器中的電容換電感，電感換電容，低通原型濾波器的截止頻率換成高通原型濾波器的截止頻率，各取替代分量的倒數(shù)值新高通原型濾波器也具有1Ω的阻抗量級(jí)和1rad/s的截止角頻率新高通原型濾波器的阻抗換算和帶寬換算同樣使用前述綜合換算法則來(lái)實(shí)現(xiàn)：①帶寬換算：所有的電抗分量除以弧度為單位的、預(yù)期的截止角頻率ωc＝2πfc，得到：

La＝Lb/2πfcCa＝Cb/2πfc（a為換算前，b為換算后）②阻抗換算：所有的電阻和電感乘以預(yù)期的源和負(fù)載的阻抗量級(jí)Z，得到：

Ra＝ZRbLa＝ZLbCa＝Cb/Z

③帶寬和阻抗綜合換算：聯(lián)解①②，得到：

Ra＝ZRbLa＝ZLb/2πfcCa＝Cb/Z2πfc

例題2需要設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器，指標(biāo)要求是：截止頻率fc＝1MHz，輸入/輸出阻抗為600Ω，在200kHz處衰減70dB，且在1MHz以上通帶內(nèi)有最大平坦響應(yīng)

解：1）由于高通濾波器預(yù)期的衰減位于截止頻率以下，為保證在200kHz～250kHz處衰減不低于70dB，確定其截止頻率fc＝1MHz，最高干擾頻率設(shè)為fi＝250kHz，故其歸一化（相對(duì)）頻率為f＝fc/fi＝1MHz/250kHz=4.02）查找原型濾波器的衰減與頻率、級(jí)數(shù)的關(guān)系圖得到在相對(duì)頻率為4.0時(shí)要獲得不小于70dB的衰減，需要巴特沃思低通原型濾波器的級(jí)數(shù)n＝6；3）查找巴特沃思濾波器原型的元件值對(duì)照表得到各級(jí)元件值為：

C2=1.414F,C4=1.932F,C6=0.518F，

L1=0.518H,L3=1.932H，L5=1.414H，4）利用高通濾波器與低通濾波器具有頻率對(duì)稱性，即將低通原型濾波器中的電容換為電感，電感換為電容…；從而得到6級(jí)原型高通濾波器的各個(gè)元件值：C1’=1/L1=1.932F,L2’=1/C2=0.707H,C3’=1/L3=0.518F,L4’=1/C4=0.518H,C5’=1/L5=0.707F,L6’=1/C6=1.932H,5)再利用帶寬和阻抗的綜合換算法則：可以換算出6級(jí)原型高通濾波器的最終元件值：C1’’=C1’1/Z2πfc=512pF,C3’’=C3’1/Z2πfc=137pF,C5’’=C5’1/Z2πfc=188pF,L2’’=ZL2’/2πfc=67.5μH,L4’’=ZL4’/2πfc=49.4μH,L6’’=ZL6’/2πfc=184μH,6）所設(shè)計(jì)的六級(jí)高通濾波器電路及其頻率響應(yīng)如下：六級(jí)高通濾波器及其頻率響應(yīng)3）有源濾波器用于抑制電源線路干擾的對(duì)消濾波器方框圖一種典型的電磁干擾有源濾波器－－－對(duì)消濾波器對(duì)消濾波器原理：

輸入功率通過(guò)調(diào)諧于電源頻率的陷波濾波器，饋送到放大器，而被放大的干擾信號(hào)，再通過(guò)串接于電源線上的變壓器，反相地回輸于電源線上，這樣一來(lái)，除了電源和基波頻率外其他所有的頻率成分，都將因反相回輸?shù)淖饔枚凰p。其衰減量的大小，取決于放大器的功率增益。其中的AFC電路可以在有限的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)陷波濾波器，以補(bǔ)償陷波濾波器調(diào)整元件的任何可能變化，使其諧振頻率始終保持在電源基頻上。4）吸收型濾波器反射型濾波器的缺點(diǎn)：當(dāng)它和信號(hào)不匹配時(shí)，一部分有用信號(hào)將被反射回信號(hào)源；與反射型濾波器不同，吸收型濾波器一般用來(lái)抑制不需要的能量并使之轉(zhuǎn)化為熱損耗，而仍然保證有用信號(hào)順利傳輸。吸收型濾波器一般做成介質(zhì)傳輸線形式，所用的介質(zhì)可以是鐵氧體材料，也可以是其它損耗材料。4）吸收型濾波器將鐵氧體材料做成柔性磁管，在10MHz以下不提供衰減在100MHz以上衰減變得相當(dāng)大，具有體積小，高頻衰減特性好的特點(diǎn)如果把吸收型濾波器與反射型濾波器串聯(lián)起來(lái)，就可以更好地抑制高頻干擾鐵氧體管的插入損耗

這是一種電力系統(tǒng)常用的同軸型吸收濾波器，以內(nèi)外表面均涂有導(dǎo)電材料的鐵氧體管制成，上圖是50歐姆測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得的兩種吸收濾波器的插入損耗曲線，可見(jiàn)：濾波器的截止頻率與鐵氧體管的長(zhǎng)度成反比。電纜濾波器和濾波器連接器五、怎樣正確安裝和使用濾波器？⒈怎樣正確安裝濾波器？1)電源線濾波器應(yīng)該安裝在離設(shè)備電源入口盡量近的地方，不要讓未經(jīng)濾波器的電源線在設(shè)備框體內(nèi)迂回，濾波器還應(yīng)該加以屏蔽；2)濾波器中的電容器引線應(yīng)盡可能短，以免因引線感抗和容抗在較低頻率上諧振；3)濾波器的接地導(dǎo)線上有很大的短路電流通過(guò)，會(huì)引起附加電磁輻射，故應(yīng)對(duì)濾波器元件本身進(jìn)行良好的屏蔽和接地處理；五、怎樣正確安裝和使用濾波器？⒈怎樣正確安裝濾波器？4)濾波器的輸入和輸出不能交叉，否則會(huì)因?yàn)闉V波器的輸入－輸出電容耦合通道引起串?dāng)_，（這種串?dāng)_影響有時(shí)很顯著，可以達(dá)到超過(guò)－60db的電磁干擾輸入－輸出耦合），從而降低濾波器特性，通常的措施是：輸入和輸出端之間加隔板或者屏蔽層。2.怎樣正確選擇濾波器及其元件？要考慮構(gòu)成濾波器的電容元件和電感元件的實(shí)際特性五、怎樣正確安裝和使用濾波器？1)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)1F1.70.1F40.01F12.6

3300pF19.31100pF33680pF42.5330pF601/2LCCL電容濾波主要是旁路作用，要求阻抗要小。。。。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。對(duì)濾波特性的影響：實(shí)際電容器當(dāng)角頻率為1/√LC時(shí)，會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振，這時(shí)電容的阻抗最小，旁路效果最好。超過(guò)諧振點(diǎn)后，電容器的阻抗特性呈現(xiàn)電感阻抗的特性—隨頻率的升高而增加，旁路效果開始變差。這時(shí)，作為旁路器件使用的電容器就開始失去旁路作用。電磁兼容設(shè)計(jì)中使用的電容要求諧振頻率盡量高，這樣才能夠在較寬的頻率范圍（10kHz~1GHz）內(nèi)起到有效的濾波的作用。提高諧振頻率的方法有兩個(gè)，一個(gè)是盡量縮短引線的長(zhǎng)度，另一個(gè)是選用電感較小的種類。從這個(gè)角度考慮，陶瓷電容是最理想的一種電容。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)：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。陶瓷電容諧振頻率1nf1M100k1010.110k1k10010Hz1001k10k100k1M10M100M1G阻抗

100pf10nf100nf10

f1

f10mf100

f1m10cm1cm1mm表面貼裝電容的阻抗特性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，電容器使用的介質(zhì)介電常數(shù)越高，這些參數(shù)越不穩(wěn)定，這是必須注意的。溫度對(duì)陶瓷電容容量的影響0.15-0.150-551255-150-55125-10-5COGX7R-6020-3090-300Y5V30%C%C%C電壓對(duì)陶瓷電容容量的影響COGX7RY5V200-20-40-60-80020406080100

%額定電壓（Vdc）%C2)實(shí)際電感器的特性ZL理想電感實(shí)際電感f

電感量（

H）

諧振頻率

(MHZ)3.4458.828685.7

1252.65001.2

繞在鐵粉芯上的電感1/2LCLC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放磁路的。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正比增加，這正是電感對(duì)高頻干擾信號(hào)衰減較大的根本原因。但是，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。說(shuō)明1：實(shí)際感在諧振頻率以下比理想電感的阻抗更高，在諧振點(diǎn)達(dá)到最大。利用這個(gè)特性，可以通過(guò)調(diào)整電感的電感量和繞制方法使電感在特定的頻率上諧振，從而抑制特定頻率的干擾。說(shuō)明2：開放磁芯由于會(huì)產(chǎn)生漏磁，因此會(huì)在電感周圍產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，對(duì)周圍的電路產(chǎn)生干擾。為了避免這個(gè)問(wèn)題，盡量使用閉合磁芯。說(shuō)明3：與漏磁現(xiàn)象相反的現(xiàn)象是開放磁芯電感對(duì)外界的磁場(chǎng)也十分敏感（收音機(jī)內(nèi)的磁性天線就是一個(gè)利用這個(gè)特性的例子），因此，要注意電感拾取外界噪聲，增加電路敏感度的問(wèn)題。為了防止上述電感本身的“電磁兼容”問(wèn)題，往往將電感屏蔽起來(lái)。頻率較高時(shí)，可以用銅或鋁等導(dǎo)電性良好的材料，頻率低時(shí)，要使用高導(dǎo)磁率的材料。電感寄生電容的來(lái)源每圈之間的電容CTT導(dǎo)線與磁芯之間的電容CTC磁芯為導(dǎo)體時(shí)，CTC為主要因素，磁芯為非導(dǎo)體時(shí)，CTT為主要因素。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。當(dāng)電感磁芯為非導(dǎo)體時(shí)，匝間電容是主要的，當(dāng)磁芯為導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)線與磁芯之間的電容是主要的。正確判斷主要因素對(duì)于采取適當(dāng)?shù)拇胧p小寄生電容十分重要。電感寄生電容的來(lái)源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)小電容大電容并聯(lián)電容頻率大容量小容量大小電容并聯(lián)

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)：（如上圖）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。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。2、采用三端電容：（穿心電容）克服電容非理想性的方法三端電容器的原理引線電感與電容一起構(gòu)成了一個(gè)T形低通濾波器在引線上安裝兩個(gè)磁珠濾波效果更好地線電感起著不良作用三端電容普通電容3070

1GHz206040三端電容的正確使用接地點(diǎn)要求：1干凈地2與機(jī)箱或其它較大的金屬件射頻搭接

三端電容器的不足寄生電容造成輸入端、輸出端耦合接地電感造成旁路效果下降三端電容器使用穿心電容更勝一籌！金屬板隔離輸入輸出端一周接地電感很小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?。寒?dāng)穿心電容的外客與面板之間在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：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，避免了高頻時(shí)的耦合現(xiàn)象。穿心電容的插入損耗插入損耗頻率1GHz普通電容理想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。穿心電容、饋通濾波器以穿心電容為基礎(chǔ)的饋通濾波器廣泛應(yīng)用于RF濾波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)上緊螺紋時(shí)扭矩不能過(guò)大線路板上使用饋通濾波器線路板地線面上面底面磁芯對(duì)電感寄生電容的影響鐵粉芯C=4.28pfC=3.48pf19%鐵氧體（錳鋅）C=51pfC=49pf4%減小電感寄生電容的方法然后：起始端與終止端遠(yuǎn)離（夾角大于40度）盡量單層繞制，并增加匝間距離多層繞制時(shí)，采用“漸進(jìn)”方式繞，不要來(lái)回繞分組繞制（要求高時(shí)，用大電感和小電感串聯(lián)起來(lái)使用）如果磁芯是導(dǎo)體，首先：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，因此磁芯不會(huì)飽和。為什么要用共模扼流圈？：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)：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示的方法繞制。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。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氧體：最常用錳鋅：

r=500~10000，R=0.1~100m鎳鋅：

r=10~100，R=1k~1Mm超微晶：

r>10000，做大電感量共模扼流圈的磁心干擾抑制用鐵氧體Z=jL+R

RZLR(f)1MHz10MHz100MHz1000MHz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：阻抗由電感的感抗構(gòu)成。在低頻，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Q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：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。導(dǎo)線穿過(guò)鐵氧體時(shí)的等效電路：等效電路在低頻和高頻時(shí)是不同的。低頻時(shí)是一個(gè)電感，高頻時(shí)是隨頻率變化的電阻。電感與電阻有著本質(zhì)的區(qū)別。電感本身并不消耗能量，而僅儲(chǔ)存能量，因此，電感會(huì)與電路中的電容構(gòu)成諧振電路，是某些頻率上的干擾增強(qiáng)。電阻是要消耗能量的，從實(shí)質(zhì)上減小干擾。電流的影響：當(dāng)穿過(guò)鐵氧體的導(dǎo)線中流過(guò)電流時(shí)，會(huì)在鐵氧體磁芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度超過(guò)一定量值時(shí)，磁芯發(fā)生飽和，磁導(dǎo)率急劇降低，電感量減小。因此，當(dāng)濾波器中流過(guò)較大的電流時(shí)，濾波器的低頻插入損耗會(huì)發(fā)生變化。高頻時(shí)，磁芯的磁導(dǎo)率已經(jīng)較低，并且高頻時(shí)主要靠磁芯的損耗特性工作，因此，電流對(duì)濾波器的高頻特性影響不大。鐵氧體磁環(huán)使用方面的一些問(wèn)題

110100100012545001250600300個(gè)30個(gè)0.11101001000?匝1?匝

無(wú)偏置有偏置低通濾波器對(duì)脈沖信號(hào)的影響

對(duì)傳輸脈沖信號(hào)的電纜濾波時(shí)，要注意不能破壞脈沖信號(hào)的功能。

比較保守的方法是：使濾波器的截止頻率大于1/tr，或脈沖重復(fù)頻率的15倍。如果，僅在信號(hào)線上并聯(lián)電容，則：

Cmax=0.3tr/RTRT是電容兩側(cè)阻抗的并聯(lián)值。若電容的一測(cè)是傳輸線，則這一側(cè)的阻抗用傳輸線特性阻抗代替。如果信號(hào)線及其回流線（地線）上都與機(jī)殼之間并聯(lián)電容，則對(duì)差模信號(hào)的等效電容為C/2。低通濾波器對(duì)脈沖信號(hào)的影響信號(hào)濾波器的安裝位置板上濾波器無(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

板上濾波器雖然高頻的濾波效果不盡如意，但是如果應(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：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。通過(guò)前面的討論，我們已經(jīng)認(rèn)可信號(hào)地線上的干擾是十分嚴(yán)重的事實(shí)，我們說(shuō)這種地線是很不干凈的。如果直接將電纜的濾波電容連接到這種地線上，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