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噪声抑制和如何使用频谱和滤波器——第一讲


品慧电子讯在电路的正常工作过程中,都会产生电磁噪声干扰。如何让这种干扰降低到最小,使电路能够更加正常的运行工作。本文第一讲主要讲述了噪声的抑制,噪声的干扰原理,屏蔽;第二讲则讲述了如何使用频谱和滤波器
噪声抑制


三种因素(噪声源、噪声受体和传输路径)如图1的原理图所示存在时,会产生噪声干扰。如果可以消除其中一个因素,就可以消除噪声干扰。

因此,可以在噪声源侧或噪声受体侧采取措施。例如,如果未使用数字电路、开关电源或发射器(例如白炽灯),电子设备产生的噪声会非常小。另一个例子是在噪声受体一侧于软件中设置冗余处理。

因此,即使信息稍有改变,也可以恢复信号。这些措施可以作为基本解决方案。但许多这些情形会造成较大的次级效应,比如明显降低电子设备的性能或增加其尺寸,从而使这些措施不切实际。


噪声干扰的原理图1 噪声干扰的原理
通常,噪声会如图2所示排除在传输路径之外。存在两种噪声传导(空间传导和导体传导)。如图所示,空间传导由屏蔽进行处理,而导体传导由滤波器进行处理。

如图1所示,空间传导和导体传导倾向于通过用作天线的导线进行相互转化。因此,即使导体传导只是一个位置的问题,但不能完全忽略空间传导的可能性。

噪声抑制的措施图2 噪声抑制的措施
123下一页>屏蔽

屏蔽指的是通过用如图3所示的金属板或其他保护装置封闭目标物体,把周围的电磁场排除在外。
尽管屏蔽的效果通常取决于所用材料的传导性、导磁率和厚度,但用铝箔等极薄的金属板会令常规电子设备的噪声抑制更有效果。您必须意识到电子设备的噪声抑制效果会因形成外壳的连接方法(间隙、接触阻抗等)而异,而与材料规格无关。

在散热所用的屏蔽罩上制作开口时,限制每个开口的最大尺寸比限制开口的总面积更加重要。如图4所示,如果存在细长的开口或狭缝,这个部分可以起到狭 缝天线的作用(特别是图中的长度l 超过了波长1/2时的高频范围),且无线电波可以进出屏蔽罩。为了避免这样,应保持每个开口较小。由此看来,带许多小孔的板材(例如冲孔的金属和延展的金 属)是很好的材料,既有利于通风,又有利于屏蔽。


屏蔽图3 屏蔽

相同区域内三个不同开口形状产生不同屏蔽效果示例图4 相同区域内三个不同开口形状产生不同屏蔽效果示例(假设高频噪声受电磁屏蔽限制。某些情况下(例如电磁屏蔽等),这个顺序可能不适用。)
<上一页123下一页>滤波器

滤波器指的是一个元件或功能,在导体中流动的电流内,可以让必需的成分通过,而消除不想要的成分。尽管噪声分流到了图6所示的接地,但噪声能量会被这些元件内部吸收,或返回到噪声源(增加阻抗)。

滤波器图5滤波器
滤波器工作方式图6 滤波器工作方式
因为噪声往往分布在如图7所示的相对较高的频率范围内,所以电子设备的噪声抑制通常使用低通滤波器来消除高频成分。可以把电感器(线圈)、电 阻和电容等通用元件用作低通滤波器。但是为了完全隔离噪声,可以使用EMI静噪滤波器等专用的元件。

除了这些利用噪声不均匀频率分布的滤波器以外,还有些滤波器是利用压差(变阻器等)或利用传导模式差异(共模扼流线圈等)。

除了这些滤波器,变压器、光缆或光隔离器均可用作一种滤波器。尽管某些情况下这些元件可以获得优异的降噪效果,但适用的情形很有限。
相对较高的频率范围内

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