滤波技术高效应用

1、滤波技术高效应用一、电磁干扰滤波的概念一、电磁干扰滤波的概念 滤波器的作用是仅允许工作必须的信号频率通过，滤波器的作用是仅允许工作必须的信号频率通过，而对工作不必须的信号频率有很大的衰减作用，这样就而对工作不必须的信号频率有很大的衰减作用，这样就使产生干扰的机会减为最少。使产生干扰的机会减为最少。 采用滤波器可以达到分离信号、抑制干扰的目的。采用滤波器可以达到分离信号、抑制干扰的目的。采用滤波器可以显著减小传导干扰的电平。干扰频谱成采用滤波器可以显著减小传导干扰的电平。干扰频谱成份一般不同于有用信号的频率，滤波器对这些与有用信份一般不同于有用信号的频率，滤波器对这些与有用信号频率不同的成分具有

2、良好的抑制作用，从而达到抑制号频率不同的成分具有良好的抑制作用，从而达到抑制干扰的目的。干扰的目的。信号滤波器信号滤波器电源滤波器电源滤波器切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构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。成完善的干扰防护。滤波器的作用滤波器的作用信号滤波器和电源滤波器信号滤波器和电源滤波器v安装在电源线上的滤波器称为电源线干扰滤安装在电源线上的滤波器称为电源线干扰滤波器波器v电源滤波器除了要保证满足安全方面的要求外，还要电源滤波器除了要保证满足安全方面的要求外，还要注意当负载电流较大时，电路中的电感不能发生饱和注意当负载电流较大时，电路中的电感

3、不能发生饱和（导致滤波器性能下降）（导致滤波器性能下降）v安装在信号线上的滤波器称为信号线干扰滤安装在信号线上的滤波器称为信号线干扰滤波器波器v信号滤波器还要考虑滤波器不能对工作信号有严重的信号滤波器还要考虑滤波器不能对工作信号有严重的影响，不能造成信号的失真影响，不能造成信号的失真干扰滤波器和一般信号滤波器的区别干扰滤波器和一般信号滤波器的区别v滤波器中用的滤波器中用的L、C 元件，通常需要处理和承受相当大的无功电元件，通常需要处理和承受相当大的无功电流和无功电压，即它们必须具有足够大的无功功率容量；流和无功电压，即它们必须具有足够大的无功功率容量；v信号处理中用的滤波器，通常总是按阻抗完全

4、匹配状态设计的，信号处理中用的滤波器，通常总是按阻抗完全匹配状态设计的，所以可以保证得到预想的滤波特性。但是，在所以可以保证得到预想的滤波特性。但是，在EMC 设计中，很难设计中，很难做到这点，有时滤波器还不得不在失配状态下运行，因此，必须做到这点，有时滤波器还不得不在失配状态下运行，因此，必须认真考虑它们的失配特性，以保证它们在认真考虑它们的失配特性，以保证它们在0.1530 MHz 范围内，范围内，能得到足够好的滤波特性；能得到足够好的滤波特性；v在在EMC 设计中，滤波器主要是用来抑制因瞬态噪声或高频噪声造设计中，滤波器主要是用来抑制因瞬态噪声或高频噪声造成的成的EMI，所以，对滤波器所

5、用的，所以，对滤波器所用的L、C 元件寄生参数的控制，要元件寄生参数的控制，要求比较苛刻。因而，对求比较苛刻。因而，对EMI 滤波器的制作与安装均必须认真对待；滤波器的制作与安装均必须认真对待；vEMI 滤波器虽然是抗电磁干扰的重要元件，但是，使用时必须仔滤波器虽然是抗电磁干扰的重要元件，但是，使用时必须仔细了解其特性，并正确使用，否则，不但收不到应有的效果，而细了解其特性，并正确使用，否则，不但收不到应有的效果，而且有时还会导致新的噪声。且有时还会导致新的噪声。二、滤波器的分类二、滤波器的分类v按滤波器对频率的选择性能来分类，则可分为低通、高通、按滤波器对频率的选择性能来分类，则可分为低通、

6、高通、带通和带阻四种滤波器；带通和带阻四种滤波器；v按频带来分：低频、高频、甚高频、超高频和微波滤波器；按频带来分：低频、高频、甚高频、超高频和微波滤波器；v按网络中是否含有电源来分：有源和无源滤波器。前者系含按网络中是否含有电源来分：有源和无源滤波器。前者系含有源元件组成的滤波电路，而后者仅由无源元件组成；有源元件组成的滤波电路，而后者仅由无源元件组成；v按组成滤波器的元件特征来分：按组成滤波器的元件特征来分：LC 滤波器，晶体滤波器，滤波器，晶体滤波器，机械滤波器，陶瓷滤波器，螺旋滤波器等；机械滤波器，陶瓷滤波器，螺旋滤波器等；v按滤波器的功能来分：反射滤波器和吸收滤波器两类；按滤波器的功

7、能来分：反射滤波器和吸收滤波器两类；反射滤波器能阻止有用频带以外的其它成分通过并把它们反射回信反射滤波器能阻止有用频带以外的其它成分通过并把它们反射回信号源；号源；吸收滤波器则是将把不需要的成分吸收，以达到滤波的目的。吸收滤波器则是将把不需要的成分吸收，以达到滤波的目的。v据滤波器的应用特点分：信号选择滤波器和据滤波器的应用特点分：信号选择滤波器和EMI（电磁干扰）（电磁干扰）滤波器两大类。滤波器两大类。干扰滤波器的种类干扰滤波器的种类衰减衰减高通高通衰减衰减带通带通衰减衰减带阻带阻衰减衰减低通低通3dB截止频率截止频率低通滤波器用得最多的原因低通滤波器用得最多的原因v电磁干扰大多为频率较高的

8、信号，因为频率电磁干扰大多为频率较高的信号，因为频率越高的信号越容易辐射和耦合越高的信号越容易辐射和耦合v数字电路中许多高次谐波是电路工作所不需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，以防止对其它电路的干扰要的，必须滤除，以防止对其它电路的干扰v电源滤波器多为低通滤波器电源滤波器多为低通滤波器高通滤波器用在干扰频率比信号频率低的场合，如在一些高通滤波器用在干扰频率比信号频率低的场合，如在一些靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。带通滤波器用在信号频率仅占较窄带宽的场合，如通信接带通滤波器用在信号频率仅占较窄带宽的场合，如通

9、信接收机的的天线端口上要安装带通滤波器，仅允许通信信号收机的的天线端口上要安装带通滤波器，仅允许通信信号通过。通过。带阻滤波器用在干扰频率带宽较窄，而信号频率较宽的场带阻滤波器用在干扰频率带宽较窄，而信号频率较宽的场合，如距离大功率电台很近的设备电缆端口处要安装阻带合，如距离大功率电台很近的设备电缆端口处要安装阻带频率等于电台发射频率的带阻滤波器。频率等于电台发射频率的带阻滤波器。低通滤波器类型低通滤波器类型C TL反反 1电容滤波器电容滤波器C实际电容滤波器的等效电路实际电容滤波器的等效电路实际电容滤波器的频响特性曲线实际电容滤波器的频响特性曲线2电感滤波器电感滤波器L实际电感滤波器的等效电

10、路及频响特性曲线实际电感滤波器的等效电路及频响特性曲线差模扼流圈差模扼流圈单根线圈绕在磁损较大的铁芯上，串联在单根导线上单根线圈绕在磁损较大的铁芯上，串联在单根导线上共模扼流圈共模扼流圈 两个相同的线圈绕在同一个磁损较小的铁氧体芯上，可插入两根两个相同的线圈绕在同一个磁损较小的铁氧体芯上，可插入两根信号线中，同时抑制两根线上的共模噪声。信号线中，同时抑制两根线上的共模噪声。3电源滤波器电源滤波器对于交流和直流均适用，同时对差模干扰和共模干扰起作用对于交流和直流均适用，同时对差模干扰和共模干扰起作用典型的实际电源滤波器典型的实际电源滤波器三、滤波电路的选择三、滤波电路的选择 源阻抗源阻抗 电路结

11、构电路结构 负载阻抗负载阻抗 高高 C、 、多级、多级 高高 高高 、多级、多级 低低 低低 反反 、多级反、多级反 高高 低低 L、多级、多级L 低低 规律：电容对应高阻，电感对应低阻规律：电容对应高阻，电感对应低阻在实际中，哪一种滤波器有效主要靠试验的结果确定在实际中，哪一种滤波器有效主要靠试验的结果确定四、滤波器的特性参数四、滤波器的特性参数v频率特性频率特性频率特性是指滤波器对频率的响应特性，表征频率特性的参数有带通滤波器的中心频率，低通和高通滤波器的截止频率v额定电流额定电流额定电流一般指滤波器使用时允许流过的最大工作电流值v额定电压额定电压额定电压指使用时允许加在滤波器上的电压的最

12、大值v工作环境温度工作环境温度滤波器对其使用的环境温度也有一定的要求。否则将导致组成滤波器的元件的性能下降或者失效v插入损耗插入损耗插入损耗是滤波器重要的电气性能参数插入损耗的定义插入损耗的定义 插入损耗是指设备在插入滤波器前和插入滤波器后承受插入损耗是指设备在插入滤波器前和插入滤波器后承受的电磁干扰的电平之比。的电磁干扰的电平之比。EMI 滤波器的插入损耗越高，对电磁干扰信号的抑制作用就越强。滤波器的插入损耗越高，对电磁干扰信号的抑制作用就越强。共模电流和差模电流共模电流和差模电流 电缆上的干扰按照干扰电流的流动路径分为共模干扰电流和差电缆上的干扰按照干扰电流的流动路径分为共模干扰电流和差模

13、干扰电流两种，由于对这两种干扰电流的滤波方法不相同，因此模干扰电流两种，由于对这两种干扰电流的滤波方法不相同，因此在进行滤波设计之前必须了解所面对的干扰电流的种类在进行滤波设计之前必须了解所面对的干扰电流的种类五、信号滤波器的安装五、信号滤波器的安装无屏蔽的场合：无屏蔽的场合：滤波器靠近被滤波导线的靠近器件或线路板一端有屏蔽的场合：在屏蔽界面上有屏蔽的场合：在屏蔽界面上板上滤波器板上滤波器面板滤波器面板滤波器板上滤波器的注意事项板上滤波器的注意事项滤波器要并排安装滤波器要并排安装线路板的干净地与金属机线路板的干净地与金属机箱或大金属板紧密搭接箱或大金属板紧密搭接为滤波设置干净地为滤波设置干净地在接口处设置档板在接口处设置档板滤波器靠近接口滤波器靠近接口面板安装滤波器注意事项面板安装滤波器注意事项滤波器与面板之滤波器与面板之间必须使用电磁间必