1、 1/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 第三章濾波技術(shù) 2/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 3.1 3.1 電磁干擾濾波器電磁干擾濾波器濾波技術(shù)是抑制電氣、電子設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾，提高其抗干擾度水平的主要手段，也是保證設(shè)備整體或局部屏蔽效能的重要輔助措施。信號濾波器電源濾波器切斷干擾沿信號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)。EMI濾波器屬低通濾波器濾波器的作用是僅允許工作必須的信號頻率通過，而對工作不必須的信號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。 3/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 、濾波器的工作原理將無用信號能量在濾波器里消耗掉將無用信號能量在濾波器里消耗掉不讓

2、無用信號通過，在系統(tǒng)其他地方消耗掉不讓無用信號通過，在系統(tǒng)其他地方消耗掉、濾波器的特點(diǎn) 不可能設(shè)計(jì)出全頻段匹配的干擾濾波器干擾源的電平變化幅度大，有可能使干擾濾波器出現(xiàn)飽 和效應(yīng)電磁干擾頻帶范圍寬，難以用集總參數(shù)等效電路來模擬對干擾頻率有足夠的衰減量，但對有用信號的損耗應(yīng)降 低到最小對共模、差模兩種干擾都有抑制作用 4/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 共模和差模電流 5/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 共模/差模干擾的產(chǎn)生VVICMICMICMIDM 6/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 3、濾波器的插入損耗及頻率特性21lg20UULinU1：信號源通過濾波器在負(fù)載阻抗上建立的電壓U2：不接濾

3、波器時(shí)信號源在同一負(fù)載負(fù)載阻抗上建立 的電壓Lin：插入損耗（dB）（dB） 7/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 干擾濾波器的種類衰減衰減衰減衰減低通帶通高通帶阻3dB截止頻率 8/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 4、濾波器設(shè)計(jì)考慮頻率特性耐壓特性額定電流阻抗特性屏蔽可靠性 9/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 5、濾波器安裝考慮安裝位置輸入和輸出的配線之間必須屏蔽隔離高頻接地搭接方法電源線濾波器的安裝 10/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 3.2 3.2 濾波器的分類及特性濾波器的分類及特性3.2.1 反射式濾波器：、低通濾波器：CTL反 11/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 根據(jù)阻抗選用濾波

4、電路 源阻抗 電路結(jié)構(gòu) 負(fù)載阻抗 高 C、多級 高 高 、多級 低 低 反、多級反 高 低 L、多級L 低 規(guī)律：電容對高阻，電感對低阻規(guī)律：電容對高阻，電感對低阻 12/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 實(shí)際電容器的特性ZC實(shí)際電容理想電容f引線長1.6mm的陶瓷電容器 電容量電容量 諧振頻率諧振頻率(MHZ)(MHZ) 1 1 F F 1.7 1.7 0.1 0.1 F F 4 4 0.01 0.01 F F 12.6 12.6 3300 pF3300 pF 19.3 19.3 1100 1100 pFpF 33 33 680 pF 680 pF 42.5 42.5 330 pF 330 p

5、F 60 601/2 LCCL 13/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 實(shí)際電感器的特性ZL理想電感實(shí)際電感f 電感量電感量 （ H H） 諧振頻率諧振頻率 (MHZ)(MHZ) 3.4 3.4 45 45 8.8 8.8 28 28 68 68 5.7 5.7 125125 2.6 2.6 500 500 1.2 1.2 繞在鐵粉芯上的電感1/2 LCLC 14/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 器件參數(shù)的確定LCRR L = R / 2FC C = 1 / 2RFC對于T形（多級T）和 形（多級）電路，最外邊的電感或電容取 L/2 和 C/2，中間的不變。 15/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院

6、 溫度對陶瓷電容容量的影響0.15-0.150-551255-150-55125-10-5COGX7R-6020-3090-300Y5V30% C% C% C陶瓷電容的容量隨著工作電壓、電流頻率、時(shí)間和環(huán)境溫度等變化，電容器使用的介質(zhì)介電常數(shù)越高，這些參數(shù)越不穩(wěn)定，這是必須注意的。另外，介電常數(shù)高的電容器容易發(fā)生擊穿，在需要做浪涌試驗(yàn)的場合，一定要注意。之所以使用介電常數(shù)高的介質(zhì)，是為了在較小的體積內(nèi)獲得較大的容量。 16/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 2、高通濾波器：可用低通濾波器變換：換成(1/L)；換成(1/C)3、帶通濾波器與帶阻濾波器： 為高、低通濾波器的組合4、有源濾波器：采用有

7、源器件組成，可構(gòu)成有源電感濾波器、有源電壓濾波器、對消濾波器。參見圖3-12所示。 17/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 3.2.2 吸收式濾波器：有損耗濾波器電纜濾波器組合濾波器 18/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 3.2.3 濾波連接器：板上濾波器板上濾波器無屏蔽的場合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。有屏蔽的場合：在屏蔽界面上有屏蔽的場合：在屏蔽界面上 19/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 板上濾波器的注意事項(xiàng)濾波器要并排安裝濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機(jī)線路板的干凈地與金屬機(jī)箱或大金屬板緊密搭接箱或大金屬板緊密搭接為濾波設(shè)置干凈地為濾波設(shè)置干凈地在接口處

8、設(shè)置檔板在接口處設(shè)置檔板濾波器靠近接口濾波器靠近接口 20/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 面板上濾波的簡易（臨時(shí)）方法容量適當(dāng)?shù)拇善娙莼颡?dú)石電容，引線盡量短容量適當(dāng)?shù)拇善娙莼颡?dú)石電容，引線盡量短 21/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 電纜濾波的方法屏蔽盒屏蔽盒饋通濾波器饋通濾波器連接器連接器濾波連接器濾波連接器雖然是最佳雖然是最佳選擇，但是選擇，但是當(dāng)空間允許當(dāng)空間允許時(shí)，也可以時(shí)，也可以這樣：這樣： 22/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 自制面板濾波器濾波電路可以按照需要設(shè)計(jì)，濾波電路可以按照需要設(shè)計(jì)，但是至少有一級饋通濾波器但是至少有一級饋通濾波器連接器按照需要選擇，也可以是引線連接

9、器按照需要選擇，也可以是引線錫焊，保證完全隔離錫焊，保證完全隔離螺紋盲孔 23/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 面板安裝濾波器注意事項(xiàng)濾波器與面板之濾波器與面板之間必須使用電磁間必須使用電磁密封襯墊！密封襯墊！ 24/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 金屬板隔離金屬板隔離輸入輸出端輸入輸出端一周接地一周接地電感很小電感很小 25/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 3.2.5 穿心電容濾波：插入損耗插入損耗頻率頻率1GHz普通電容普通電容理想電容理想電容穿心電容穿心電容穿心電容的阻抗接近理想電容，只是在某個(gè)頻率會(huì)出現(xiàn)一個(gè)凹陷。 26/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 3.3 電源線濾波器共模扼流圈共模

10、扼流圈差模電容差模電容共模電容共模電容共模濾波電容受到漏電流的限制共模濾波電容受到漏電流的限制 27/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 使用形濾波器的注意事項(xiàng)濾波器接地阻抗濾波器接地阻抗預(yù)期干擾電流路徑預(yù)期干擾電流路徑實(shí)際干擾電流路徑實(shí)際干擾電流路徑對接地沒有把握對接地沒有把握時(shí)，避免使用時(shí)，避免使用 形濾波器！形濾波器！ 28/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 電源線濾波器的特性損耗頻率頻率理想濾波器特性理想濾波器特性實(shí)際濾波器特性實(shí)際濾波器特性一般產(chǎn)品說明書上給出的數(shù)據(jù)是50條件下的測試結(jié)果。30MHz越來越受到關(guān)注越來越受到關(guān)注 29/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 或精心繞制或多個(gè)電感串聯(lián)

11、精心繞制或多個(gè)電感串聯(lián) 30/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 電源線濾波器的錯(cuò)誤安裝PCB濾波器濾波器輸入線過長輸入、輸出耦合PCB 31/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 電源線濾波器的錯(cuò)誤安裝濾波器絕緣漆PCB濾波器通過細(xì)線接地，高頻效果很差！接地線 32/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 濾波器的正確安裝濾波器PCB 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電源PCB濾波電路 33/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 濾波器的理想安裝方式如圖所示。這種安裝中，濾波器的輸入和輸出分別在機(jī)箱金屬面板的兩側(cè)，直接安裝在金屬面板上，使接觸阻抗最小

12、，并且利用機(jī)箱的金屬面板將濾波器的輸入端和輸出端隔離開，防止高頻時(shí)的耦合。濾波器與機(jī)箱面板之間最好安裝電磁密封襯墊（在有些應(yīng)用中，電磁密封襯墊是必須的，否則接觸縫隙會(huì)產(chǎn)生泄漏）。 使用這種安裝方式時(shí)，濾波器的濾波效果主要取決于濾波器本身的性能，當(dāng)濾波器本身的性能較差（主要指高頻性能），不值得用這種安裝方式（因?yàn)椴⒉荒芴岣邽V波器的濾波效果）。 軍用設(shè)備中經(jīng)常使用這種安裝方式，否則可能不能滿足輻射發(fā)射的限制。民用設(shè)備，雖然電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求較松，但是，有些場合對射頻泄漏的限制很嚴(yán)格（例如與高靈敏度接收機(jī)一起工作的設(shè)備），也要采用這種安裝方式。TEMPEST設(shè)備毫無例外地采用這種濾波方式，因?yàn)樵谶@個(gè)應(yīng)用場合，需要濾波的有效頻率達(dá)到1GHz。這里使用的濾波器內(nèi)用穿心電容做共模濾波電容，并有良好的內(nèi)部隔離措施。 許多產(chǎn)品為了降低成本，將濾波器直接安裝在線路板上。這種方法從直接成本上看有些好處，但是，實(shí)際的費(fèi)效比并不高。因?yàn)楦哳l干擾會(huì)直接感應(yīng)到濾波電路上的任何一個(gè)部位，使濾波器失效。因此，這種方式往往僅適合于干擾頻率很低的場合。 34/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 低通濾波器對脈沖信號的影響 35/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 交流電源濾波器解析 36/37山東大學(xué)信息科學(xué)與工程