电磁兼容3滤波技术

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1、电磁兼容原理与设计第三章滤波技术概述定义：滤波是从混有噪声或干扰的信号中提取有用信号分量的一种方法或技术。滤波器的作用是：对某一频率范围的传输能量衰减很小，使能量容易通过；而对另一频率范围的传输能量有很大的衰减。滤波器的作用切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。信号滤波器电源滤波器滤波器分类电磁干扰滤波器插入损耗滤波器对EMI传导噪声的抑制能力用插入损耗IL（InsertionLoss）来衡量，插入损耗定义为：没有滤波器接入时，从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后，噪声源传输到负载的功率P2之比，用dB（分贝）表示。问题

2、：可以用电压来表示吗？显然，当时，IL大于零，IL越大，滤波效果越好插入损耗根据图1中功率与负载电压（电流）及负载阻抗的关系变换，常用负载端电压（电流）的比值来表示，即：滤波器频率特性曲线插入损耗具有频率特性滤波器频率特性曲线实际曲线衰减衰减衰减衰减低通带通高通带阻3dB截止频率截止频率干扰滤波器多为低通滤波器因为电磁干扰大多频率较高的信号，因为频率越高的信号越容易辐射和耦合数字电路中许多高次谐波是电路工作所不需要的，必须滤除，防止对其它电路产生干扰。电源线上的杂波有较高频率较高频率较高时，杂散电容和电感之间的相互串扰严重反射式滤波器反射滤波器，是由无损

3、耗(理想情况)的电抗元件构成的，主要应用于线路中，主要作用是将阻带频率反射回信号源的电子装置。（通带内提供低串联阻抗和高并联阻抗，阻带内提供大的串联阻抗和小的并联阻抗。）普通的滤波器都是反射滤波器。低通滤波器低通滤波器是电磁兼容技术当中用的最多的一种滤波器，用来控制高频干扰。把有用的频率的信号进行通过，把高于某个频率的信号进行衰减。反射式滤波器低通滤波器分为并联电容、串联电感及Γ型、Π型和Τ型滤波器等。并联电容滤波器并联电容滤波器是最简单的低通EMI滤波器，通常连接于携带干扰的导线与回路地线之间，它用旁路高频能量，流通期望的低频能量或者信号电流。其插入损

4、耗为：式中显示了插入损耗与频率的关系。但实际电容器存在电感，因此其衰减曲线是LC串联网络的衰减曲线。实际电容器的特性ZC理想电容f引线长1.6mm的陶瓷电容器电容量谐振频率(MHZ)1F1.70.1F40.01F12.63300pF19.31100pF33680pF42.5330pF60实际电容1/2LCCL巧用谐振点在某一点频率上会发生谐振，超过谐振点，呈现电感特性，频率越高，阻抗越大。因此，要使谐振频率远高于干扰信号频率。客服电容非理想性的方法大容量频率衰减小电容大电容并联电容小容量美中不足：在大电容的谐振频率和小电容的谐振频率之间，大电容

5、呈现电感特性（阻抗随频率升高增加），小电容呈现电容特性，实际是一个LC并联网络。这个LC并联网络在会在某个频率上发生并联谐振，导致其阻抗为无限大，这时电容并联网络实际已经失去旁路作用。如果刚好在这个频率上有较强的干扰，就会出现干扰问题。简单的方案：大小电容并联，大电容抑制低频干扰、小电容抑制高频。穿心电容穿心电容：小电感结构使其谐振频率可达1GHz以上，因此可用于高频滤波。片状电容器片状电容器的引线电感几乎为零：总电感可以减小到元件自身的电感，通常只是传统电容器的1/3——1/5，因此其自身谐振频率达到同样容量引线电容器的2倍。串联电感滤波器电感与寄生电

6、容会形成并联谐振，谐振点阻抗非常大，因此滤波器插入损耗非常大。超过谐振频率点后，滤波器回路实际上呈电容特性，其高频滤波性能变差。ZL理想电感实际电感1/2LC多级低通滤波器单级滤波器：频率每增高一个量级，阻带衰减增大20dB。多级滤波器：对于一个n级的滤波器（n为电感、电容元件的数量），它具有截止频率外的阻带衰减为（20×n）dB/10倍频程的特性，即每增加10倍频率，阻带衰减增加（20×n）dB。20406080100fc10fc100fc1000fc5阶4阶3阶2阶1阶20N/十倍频程6N/倍频程插入损耗dB多级低通滤波器电容并联在要滤波的信号线

7、与信号地线之间（滤除差模干扰电流）或信号线与机壳地或大地之间（滤除共模干扰电流），电感串联在要滤波的信号线上。电路中的滤波器件越多，则滤波器阻带的衰减越大，滤波器通带与阻带之间的过渡带越短。不同结构的滤波电路适合于不同的源阻抗和负载阻抗。规律：电容对高阻，电感对低阻反高通滤波器从信号通道中排除交流电源频率以及其它低频外界干扰与低通滤波器的网络结构具有对称性。可由低通滤波器转换而成。转换方法为：①把每个电感L（H）转换成数值为1/L（F）的电容C。②把每个电容C（F）转换成数值为1/C（H）的电感L。带通滤波器与带阻滤波器带通滤波器：由高通滤波器串接低通滤

8、波器即可成为带通滤波器，要求高通的临界频率fc1必须比低通响应的临界频率fc2小