第八章滤波技术

第8章滤波技术第1节干扰滤波的概念一、电磁干扰的滤波

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。滤波器分信号选择滤波器和EMI（电磁干扰）滤波器两大类安装在电源线上的滤波器称为电源线干扰滤波器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（导致滤波器性能下降）安装在信号线上的滤波器称为信号线干扰滤波器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二、干扰滤波器的作用信号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，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。三、干扰滤波器和一般信号滤波器

的区别干扰滤波器中用的L、C元件，通常需要处理和承受相当大的无功电流和无功电压，即它们必须具有足够大的无功功率容量；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EMC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，必须认真考虑它们的失配特性，以保证它们在0.15~30MHz范围内，能得到足够好的滤波特性；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成的EMI，所以，对滤波器所用的L、C元件寄生参数的控制，要求比较苛刻。因而，对EMI滤波器的制作与安装均必须认真对待；EMI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，而且有时还会导致新的噪声。第2节干扰滤波器的分类一、干扰滤波器的分类按滤波器对频率的选择性能来分类，可分为低通、高通、带通和带阻四种滤波器；按频带来分：低频、高频、甚高频、超高频和微波滤波器；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；按组成滤波器的元件特征来分：LC滤波器，晶体滤波器，机械滤波器，陶瓷滤波器，螺旋滤波器等；按滤波器的功能来分：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。干扰滤波器一定不能采用有源滤波器衰减高通衰减带通衰减带阻衰减低通3dB截止频率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。带通滤波器用在信号频率仅占较窄带宽的场合，如通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。低通滤波器用得最多的原因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电源滤波器多为低通滤波器二、常用的低通滤波器CTL反1．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频响特性曲线2．电感滤波器L实际电感滤波器的等效电路及频响特性曲线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，可插入两根信号线中，同时抑制两根线上的共模噪声。3．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典型的实际电源滤波器三、干扰滤波电路的选择

源阻抗

电路结构

负载阻抗

高C、、多级

高

高

、多级

低

低

反、多级反

高

低L、多级L

低

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~~

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第3节干扰滤波器的特性一、滤波器的特性参数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大值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插入损耗插入损耗是滤波器重要的电气性能参数二、滤波器的插入损耗

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。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。第4节干扰滤波器的应用一、信号线干扰滤波器的安装无屏蔽的场合：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：在屏蔽界面上板上滤波器面板滤波器电路板上滤波器安装的注意事项滤波器要并排安装线路板的干净地与金属机箱或大金属板紧密搭接为滤波设置干净地在接口处设置档板滤波器靠近接口面板上滤波器安装的注意事项滤波器与面板之间必须使用电磁密封衬垫！二、电源线滤波器的安装PCB滤波器输入线过长滤波器输入、输出耦合PCB错误一：滤波器与电源端口之间的连线过长错误二：滤波器的输入/输出线靠得过近电源线滤波器的错误安装滤波器通过细线接地，高频效果很差！滤波器绝缘漆PCB接地线正