降低噪声基本技术

1、1上次习题2在下图的导线在下图的导线1和导线和导线2之间的分布电容为之间的分布电容为50pF，每根导线对地电容等，每根导线对地电容等于于150pF，导线上有一电压为，导线上有一电压为10V频率为频率为100KHz的交流信号，假若用的交流信号，假若用Rt端接导线端接导线2，请问若电阻，请问若电阻Rt取下面值时，导线取下面值时，导线2拾取的噪声电压是多拾取的噪声电压是多少？少？ （1）无穷大）无穷大 （2）100欧欧 （3）50欧欧答案答案：（：（1）2.5V （2）314mV （3）15.7mV Rt50pF150pF150pF导线2导线110V3 降低噪声的基本技术 3.1噪声及其传播途径传播

2、路径分类说明基本对策空间静电感应由容性耦合产生近距离高阻抗场拉开距离电磁感应电磁感应产生近距离低阻抗场电磁场辐射在辐射电磁场的噪声传播在远场空间阻抗377欧即时1米近也要算远场（对于300MHz转折点在0.16米）导线由公共阻抗产生的耦合因在公共阻抗上流过的电流产生的感应，简称“公共阻抗”强化接地控制噪声电流噪声的传导在电缆上的传播分差模和共模差动输入滤波器传播特性由空间阻抗决定HEZ感应电磁场既近场发射电磁场即远场采用的方法有隔离或屏蔽屏蔽又分静电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽，选择要与空间阻抗匹配图.a空间传播a空间阻抗与噪声源距离的关系b 公共阻抗传播的噪声 c 导线上传播的噪声 c 导线上传播

3、的噪声 共模抑制比，看出：要加大Z1、Z2，最好相同).(1120log,r , r20log/112212211222111222111dBZZrCMRRrrrZZZrZZrZCMRRZrZZrZeeCMRRnc时当对数形式3.2 屏蔽 a静电屏蔽10b磁屏蔽低频磁场低频磁场吸收损耗小反射损耗小高导电材料高导磁材料高导电材料磁屏蔽针对空间低阻抗的感应电磁场的对策用在屏蔽低频磁场方面原理是把磁力线集中到磁阻小的磁屏蔽体的内部，使屏蔽体外的磁力线少需要使用足够厚的高磁导率的金属高频时效果会下降12高导磁率材料的磁旁路效果H0H1H0RsR0H1R0RsSE = 1 + R0/RS13低频磁场屏蔽

4、产品14磁屏蔽材料的频率特性151015坡莫合金坡莫合金 金属金属镍钢镍钢冷轧钢冷轧钢 0.01 0.1 1.0 10 100 kHzr 10315磁导率随场强的变化磁通密度 B 磁场强度 H饱和起始磁导率最大磁导率 = B / H16强磁场的屏蔽高导磁率材料：饱和低导磁率材料：屏效不够低导磁率材料低导磁率材料高导磁率材料17c电磁屏蔽入射波场强距离吸收损耗AR1R2SE R1 R2 AB R ABB18nSnlSnlog202log20果下降量为个同一尺寸开口屏蔽效屏蔽效能 19实际屏蔽体的问题通风口显示窗键盘指示灯电缆插座调节旋钮实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙通风口、显示窗、

5、按键、指示灯、电缆线、电源线等电源线缝隙20缝隙的处理电磁密封衬垫缝隙21电磁密封衬垫的种类 金属丝网衬垫(带橡胶芯的和空心的)导电橡胶(不同导电填充物的)指形簧片(不同表面涂覆层的)螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的)导电布22指形簧片23螺旋管电磁密封衬垫24搭接不良的机箱VI航天飞行器上的搭接阻抗要小于2.5m!25搭接面的腐蚀金属 电极电位 金属 电极电位 镁 / 镁合金 - 2.37 铍 - 1.85 铜 + 0.34 铝 - 1.66 蒙乃尔合金 锌 - 0.76 不锈钢 铬 - 0.74 银 + 0.799 铁/钢/铸铁 - 0.44 铂 + 1.200 镉 - 0.4 金 + 1

6、.420 镍 - 0.25 锡 - 0.14 铅 - 0.13 IIVIIIII26所有进入屏蔽壳体的电缆都应当进行滤波屏蔽电缆进出屏蔽壳体时，电缆的屏蔽层应连到壳体电场、平面波的反射损耗很大，低频磁场的反射损耗通常很小屏蔽磁场的难度大于屏蔽电场屏蔽低频磁场应当用磁性材料屏蔽电场、平面波和高频磁场应使用良导体材料吸收损耗是屏蔽材料的磁导率和电导率乘积的函数反射损耗是屏蔽材料的电导率和磁导率之商的函数屏蔽效能随屏蔽体上开孔数量平方根的增大而减小，并且与开孔的最大线性长度成反比10MHz以上，吸收损耗是最主要的屏蔽机理，任何完整的厚度足够的屏蔽都能够为大多数应用提供足够的屏蔽效能实际上，屏蔽体的屏

7、蔽效能通常由接缝、连接处的泄露决定，而不是材料本身的屏蔽效能决定开孔或不连续的最大尺寸决定屏蔽体的最大泄露，而不是他的面积屏蔽体上大量小尺寸的开孔对屏蔽效能的影响小于一个等面积的大尺寸的开孔长接缝的影响3.3 接地 接地的分类目的说明大地接地1防止对于人体的危险2防止低频噪声的感应1把装置箱体的电位和地电位合并，可以提高人体接触装置箱体时的安全性2 可以防止信号的共模电压变大，但是对于高频噪声效果不好装置内接地机 架 接地（FG）1对大地接地，以防止对人体的危险2装置的屏蔽1由于人体接触机架的可能很大，利用上述接地防止危险2把装置用金属覆盖，可以屏蔽从空间传来的外部噪声，反过来也可以屏蔽从装置

8、产生的向空间的辐射、感应。信 号 接地（SG）电路的点位基准点装置内部的基准点，通常取直流电源的公共点A C 接 地（ACG或E）AC线性滤波器的共模噪声的回流交流线性滤波器的电容器中点，一般直接接到壳体，作为ACG端子不特意分离，但是要注意，在交流线上叠加的噪声会从ACG流到壳体信号回馈电路信号电流的回流因为在信号回馈线一侧流过和信号电流相等的电流，要向没有公共阻抗那样考虑，接到SG上（信号接地）29地线问题公共阻抗耦合电路1电路2地电流1地电流2公共地阻抗V改进1改进230接地方式种类 信号接地方式 并联单点接地 串联单点接地 混合接地 多点接地 单点接地31单点接地123123串联单点接

9、地串联单点接地优点：简单优点：简单缺点：公共阻抗耦合缺点：公共阻抗耦合并联单点接地并联单点接地优点：无公共阻抗耦合优点：无公共阻抗耦合缺点：接地线过多缺点：接地线过多I1I2I3I1I2I3ABCABCR1R2R332串联单点、并联单点混合接地模拟电路模拟电路1模拟电路模拟电路2模拟电路模拟电路3数字逻辑控制电路数字逻辑控制电路数字信息处理电路数字信息处理电路继电器驱动电路继电器驱动电路马达驱动电路马达驱动电路地线问题地环路IGVGVN地环路I1I2使用形滤波器的注意事项滤波器接地阻抗滤波器接地阻抗预期干扰电流路径预期干扰电流路径实际干扰电流路径实际干扰电流路径对接地没有把握时，对接地没有把握

10、时，避免使用避免使用 形滤波器！形滤波器！为什么信号滤波器容易损坏220VAC110VAC全部浮地 没问题220VAC机箱浮地 没问题220VAC全部接地 没问题220VAC等电位连接低频时应使用单点接地系统在高频和数字电路中应使用多点接地系统低频系统至少应有3个分离的地：信号地、噪声地，硬件地一个良好接地系统的基本目标：将流经公共阻抗的2个地电流产生的噪声电压最小化413.4滤波器共模扼流圈共模扼流圈差模电容差模电容共模电容共模电容电源线滤波器的基本电路，共模滤波电容受到漏电流的限制共模滤波电容受到漏电流的限制42或精心绕制或多个电感串联精心绕制或多个电感串联使用设计注意：滤波器接地阻抗滤波

11、器接地阻抗预期干扰电流路径预期干扰电流路径实际干扰电流路径实际干扰电流路径型滤波输入输出分离低阻抗接地按照阻抗的原则设计使用滤波器假设LISN内有2个50欧的电阻接到电源线和地之间基本的滤波电路如下YCCMCMCMCLCLf221211、共模等效为可以看出这是一个二阶LC滤波器其衰減度是以40dB/dec的斜率增加的转折频率为：1、差模等效为可以看出这是一个二阶LC滤波器其衰減度是以40dB/dec的斜率增加的转折频率为：21,22121XXXXDDMDMDMCCCCLCLf其中假设1、差模等效为3.5 电缆A、屏蔽电缆：屏蔽层与中心导线间的互感就等于屏蔽层的自感屏蔽层的截止频率屏蔽电缆上加磁

12、环对截止频率的影响增大还是减小？为何屏蔽层2端接地可磁性屏蔽为何低频单端接地，高频双端接地？屏蔽电缆的转移阻抗（/m）B、双绞线电缆C、对比资料a容性（电场 ） 耦合习题1 高频低通滤波电路的原理图与高频低通滤波电路的原理图与PCB如下图所示，电感使用开如下图所示，电感使用开路磁芯绕制的螺线管电感器，电容使用管状电容，请回答如下问题：路磁芯绕制的螺线管电感器，电容使用管状电容，请回答如下问题：（1）列举）列举PCB图中布局的缺点图中布局的缺点（2）重新布局解决原布局的问题）重新布局解决原布局的问题L1L2L3C1C2原理图PCB图输入地输入输出输出L3L1C1C2L2（1）布局的缺点如下）布局的缺点如下L1、L3离得太近且平行，存在大的磁耦合离得太近且平行，存在大的磁耦合输入与输出离的近有大的分布电容输入与输出离的近有大的