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    噪聲抑制和如何使用頻譜和濾波器——第一講

    發布時間:2014-07-03 責任編輯:willwoyo

    【導讀】在電路的正常工作過程中,都會產生電磁噪聲干擾。如何讓這種干擾降低到最小,使電路能夠更加正常的運行工作。本文第一講主要講述了噪聲的抑制,噪聲的干擾原理,屏蔽;第二講則講述了如何使用頻譜和濾波器

    噪聲抑制


    三種因素(噪聲源、噪聲受體和傳輸路徑)如圖1的原理圖所示存在時,會產生噪聲干擾。如果可以消除其中一個因素,就可以消除噪聲干擾。

    因此,可以在噪聲源側或噪聲受體側采取措施。例如,如果未使用數字電路、開關電源或發射器(例如白熾燈),電子設備產生的噪聲會非常小。另一個例子是在噪聲受體一側于軟件中設置冗余處理。

    因此,即使信息稍有改變,也可以恢復信號。這些措施可以作為基本解決方案。但許多這些情形會造成較大的次級效應,比如明顯降低電子設備的性能或增加其尺寸,從而使這些措施不切實際。


    噪聲干擾的原理
    圖1 噪聲干擾的原理

    通常,噪聲會如圖2所示排除在傳輸路徑之外。存在兩種噪聲傳導(空間傳導和導體傳導)。如圖所示,空間傳導由屏蔽進行處理,而導體傳導由濾波器進行處理。

    如圖1所示,空間傳導和導體傳導傾向于通過用作天線的導線進行相互轉化。因此,即使導體傳導只是一個位置的問題,但不能完全忽略空間傳導的可能性。

    噪聲抑制的措施
    圖2 噪聲抑制的措施

    [page]屏蔽

    屏蔽指的是通過用如圖3所示的金屬板或其他保護裝置封閉目標物體,把周圍的電磁場排除在外。
    盡管屏蔽的效果通常取決于所用材料的傳導性、導磁率和厚度,但用鋁箔等極薄的金屬板會令常規電子設備的噪聲抑制更有效果。您必須意識到電子設備的噪聲抑制效果會因形成外殼的連接方法(間隙、接觸阻抗等)而異,而與材料規格無關。

    在散熱所用的屏蔽罩上制作開口時,限制每個開口的最大尺寸比限制開口的總面積更加重要。如圖4所示,如果存在細長的開口或狹縫,這個部分可以起到狹 縫天線的作用(特別是圖中的長度l 超過了波長1/2時的高頻范圍),且無線電波可以進出屏蔽罩。為了避免這樣,應保持每個開口較小。由此看來,帶許多小孔的板材(例如沖孔的金屬和延展的金 屬)是很好的材料,既有利于通風,又有利于屏蔽。


    屏蔽
    圖3 屏蔽


    相同區域內三個不同開口形狀產生不同屏蔽效果示例
    圖4 相同區域內三個不同開口形狀產生不同屏蔽效果示例
    (假設高頻噪聲受電磁屏蔽限制。某些情況下(例如電磁屏蔽等),這個順序可能不適用。)

    [page]濾波器

    濾波器指的是一個元件或功能,在導體中流動的電流內,可以讓必需的成分通過,而消除不想要的成分。盡管噪聲分流到了圖6所示的接地,但噪聲能量會被這些元件內部吸收,或返回到噪聲源(增加阻抗)。

    濾波器
    圖5濾波器

    濾波器工作方式
    圖6 濾波器工作方式

    因為噪聲往往分布在如圖7所示的相對較高的頻率范圍內,所以電子設備的噪聲抑制通常使用低通濾波器來消除高頻成分。可以把電感器(線圈)、電 阻和電容等通用元件用作低通濾波器。但是為了完全隔離噪聲,可以使用EMI靜噪濾波器等專用的元件。

    除了這些利用噪聲不均勻頻率分布的濾波器以外,還有些濾波器是利用壓差(變阻器等)或利用傳導模式差異(共模扼流線圈等)。

    除了這些濾波器,變壓器、光纜或光隔離器均可用作一種濾波器。盡管某些情況下這些元件可以獲得優異的降噪效果,但適用的情形很有限。
    相對較高的頻率范圍內
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