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第11章 濾波技術(shù)

一、電磁干擾濾波的概念
采用濾波器可以達(dá)到分離信號(hào)、抑制干擾的目的。 采用濾波器可以顯著減小傳導(dǎo)干擾的電平。干擾頻譜成 份一般不同于有用信號(hào)的頻率，濾波器對這些與有用信 號(hào)頻率不同的成分具有良好的抑制作用，從而達(dá)到抑制 干擾的目的。 濾波器的作用是僅允許工作必須的信號(hào)頻率通過， 而對工作不必須的信號(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。

濾波器的作用
信號(hào)濾波器

電源濾波器

切斷干擾沿信號(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)濾波器和電源濾波器
?

安裝在電源線上的濾波器稱為電源線干擾濾 波器
? 電源濾波器除了要保證滿足安全方面的要求外，還要

注意當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，電路中的電感不能發(fā)生飽和 （導(dǎo)致濾波器性能下降）
?

安裝在信號(hào)線上的濾波器稱為信號(hào)線干擾濾 波器
? 信號(hào)濾波器還要考慮濾波器不能對工作信號(hào)有嚴(yán)重的

影響，不能造成信號(hào)的失真

干擾濾波器和一般信號(hào)濾波器的區(qū)別
? ?

?

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濾波器中用的L、C 元件，通常需要處理和承受相當(dāng)大的無功電 流和無功電壓，即它們必須具有足夠大的無功功率容量； 信號(hào)處理中用的濾波器，通�？偸前醋杩雇耆ヅ錉顟B(tài)設(shè)計(jì)的， 所以可以保證得到預(yù)想的濾波特性。但是，在EMC 設(shè)計(jì)中，很難 做到這點(diǎn)，有時(shí)濾波器還不得不在失配狀態(tài)下運(yùn)行，因此，必須 認(rèn)真考慮它們的失配特性，以保證它們在0.15~30 MHz 范圍內(nèi)， 能得到足夠好的濾波特性； 在EMC 設(shè)計(jì)中，濾波器主要是用來抑制因瞬態(tài)噪聲或高頻噪聲造 成的EMI，所以，對濾波器所用的L、C 元件寄生參數(shù)的控制，要 求比較苛刻。因而，對EMI 濾波器的制作與安裝均必須認(rèn)真對待； EMI 濾波器雖然是抗電磁干擾的重要元件，但是，使用時(shí)必須仔 細(xì)了解其特性，并正確使用，否則，不但收不到應(yīng)有的效果，而 且有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致新的噪聲。

二、濾波器的分類
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按濾波器對頻率的選擇性能來分類，則可分為低通、高通、 帶通和帶阻四種濾波器； 按頻帶來分：低頻、高頻、甚高頻、超高頻和微波濾波器； 按網(wǎng)絡(luò)中是否含有電源來分：有源和無源濾波器。前者系含 有源元件組成的濾波電路，而后者僅由無源元件組成； 按組成濾波器的元件特征來分：LC 濾波器，晶體濾波器， 機(jī)械濾波器，陶瓷濾波器，螺旋濾波器等； 按濾波器的功能來分：反射濾波器和吸收濾波器兩類；
? 反射濾波器能阻止有用頻帶以外的其它成分通過并把它們反射回信

號(hào)源； ? 吸收濾波器則是將把不需要的成分吸收，以達(dá)到濾波的目的。
?

據(jù)濾波器的應(yīng)用特點(diǎn)分：信號(hào)選擇濾波器和EMI（電磁干擾） 濾波器兩大類。
干擾濾波器一定不能采用有源濾波器

干擾濾波器的種類
衰減 低通 衰減 高通

3dB
截止頻率

衰減

帶通

衰減

帶阻

低通濾波器用得最多的原因
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電磁干擾大多為頻率較高的信號(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，以防止對其它電路的干擾 電源濾波器多為低通濾波器

?

?

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。 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 合，如距離大功率電臺(tái)很近的設(shè)備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。

低通濾波器類型
T

C

?

L

反?

?

1．電容濾波器
C

實(shí)際電容濾波器的等效電路

實(shí)際電容濾波器的頻響特性曲 線

2．電感濾波器
L

實(shí)際電感濾波器的等效電路及頻響特性曲線

差模扼流圈

單根線圈繞在磁損較大的鐵芯上，串聯(lián)在單根導(dǎo)線上

共模扼流圈

兩個(gè)相同的線圈繞在同一個(gè)磁損較小的鐵氧體芯上，可插入兩根 信號(hào)線中，同時(shí)抑制兩根線上的共模噪聲。

3．電源濾波器

對于交流和直流均適用，同時(shí)對差模干擾和共模干擾起作用

典型的實(shí)際電源濾波器

三、濾波電路的選擇
源阻抗 高 高 低 低 電路結(jié)構(gòu) C、?、多級(jí)? ?、多級(jí)? 反?、多級(jí)反? L、多級(jí)L 負(fù)載阻抗 高 低 高 低

規(guī)律：電容對應(yīng)高阻，電感對應(yīng)低阻 在實(shí)際中，哪一種濾波器有效主要靠試驗(yàn)的結(jié)果確定

四、濾波器的特性參數(shù)
?

頻率特性
? 頻率特性是指濾波器對頻率的響應(yīng)特性，表征頻率特性的參數(shù)有帶

通濾波器的中心頻率，低通和高通濾波器的截止頻率

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額定電流
? 額定電流一般指濾波器使用時(shí)允許流過的最大工作電流值

額定電壓
? 額定電壓指使用時(shí)允許加在濾波器上的電壓的最大值

工作環(huán)境溫度
? 濾波器對其使用的環(huán)境溫度也有一定的要求。否則將導(dǎo)致組成濾波

器的元件的性能下降或者失效

?

插入損耗
? 插入損耗是濾波器重要的電氣性能參數(shù)

插入損耗的定義
插入損耗是指設(shè)備在插入濾波器前和插入濾波器后承受 的電磁干擾的電平之比。

EMI 濾波器的插入損耗越高，對電磁干擾信號(hào)的抑制作用就越強(qiáng)。

共模電流和差模電流
~

~

電纜上的干擾按照干擾電流的流動(dòng)路徑分為共模干擾電流和差 模干擾電流兩種，由于對這兩種干擾電流的濾波方法不相同，因此 在進(jìn)行濾波設(shè)計(jì)之前必須了解所面對的干擾電流的種類

五、信號(hào)濾波器的安裝
有屏蔽的場合：在屏蔽界面上 無屏蔽的場合： 濾波器靠近被濾 波導(dǎo)線的靠近器 件或線路板一端
面板濾波器 板上濾波器

板上濾波器的注意事項(xiàng)

濾波器要并排安裝 為濾波設(shè)置干凈地

濾波器靠近接口

在接口處設(shè)置檔板

線路板的干凈地與金屬機(jī) 箱或大金屬板緊密搭接

面板安裝濾波器注意事項(xiàng)
濾波器與面板之 間必須使用電磁 密封襯墊！

六、電源線濾波器的安裝
PCB
濾波器

輸入線過長

錯(cuò)誤一：濾波器與電源端口之間的連線過長
輸入、輸出耦合

PCB
濾波器

錯(cuò)誤二：濾波器的輸入/輸出線靠得過近

電源線濾波器的錯(cuò)誤安裝
PCB 濾波器
絕緣漆 接地線

濾波器通過細(xì)線接地，高頻效果很差！
正確的接地方式： 濾波器的金屬外殼一定要大面積地貼在金屬機(jī)箱的導(dǎo)電表面上。

濾波器的正確安裝
PCB
電源
濾 波 器

PCB

濾波電路

? 濾波器直接接地盡量短
? 輸入、輸出線隔離

濾波器安裝在線路板上時(shí)， 在電源線入口處增加一只高 頻共模濾波器



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