連載?|?村田靜噪小課堂?:?第二章小結(jié)
時(shí)間：2021-10-12 15:27:47
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[導(dǎo)讀]同學(xué)們,《靜噪基礎(chǔ)課程》本期繼續(xù)開講！上一堂課介紹了電流諧波和電壓諧波那么，如何很好地控制諧波呢？第2?章??產(chǎn)生電磁噪聲的機(jī)制??第1章為什么需要EMI靜噪濾波器第2章產(chǎn)生電磁噪聲的機(jī)制2-1.簡(jiǎn)介2-2.噪聲源2-3.數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲2-4.數(shù)字信號(hào)中的諧波2-4-1.諧波...
同學(xué)們,《靜噪基礎(chǔ)課程》本期繼續(xù)開講！
上一堂課介紹了電流諧波和電壓諧波那么，如何很好地控制諧波呢？
第 2?章
? ? 產(chǎn) 生 電 磁 噪 聲 的 機(jī) 制 ? ?
第1章 為什么需要EMI靜噪濾波器第2章 產(chǎn)生電磁噪聲的機(jī)制2-1.簡(jiǎn)介2-2.噪聲源2-3.數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲2-4.數(shù)字信號(hào)中的諧波
2-4-8. 通過EMI靜噪濾波器消除諧波
(1) EMI靜噪濾波器消除能夠?qū)е略肼暤闹C波
使用EMI靜噪濾波器（如鐵氧體磁珠等）可以徹底消除數(shù)字電路中不需要的諧波，從而抑制來自諧波的噪聲。EMI靜噪濾波器及其使用方法將在單獨(dú)的章節(jié)中進(jìn)一步講述；本章僅提供一個(gè)關(guān)于其作用的示例。
盡管可以通過使用慢速IC（如前所述）或者電阻器等通用部件減緩上升時(shí)間，進(jìn)而在一定程度上實(shí)現(xiàn)抑制諧波，但使用EMI靜噪濾波器能過獲得更多效果。即使信號(hào)波形看起來相同，但噪聲抑制效果還是可能有10dB或更多的區(qū)別。(2) 使用20MHz時(shí)鐘脈沖信號(hào)的50MHz截止濾波器
圖2-4-16顯示了使用EMI靜噪濾波器消除20MHz時(shí)鐘脈沖發(fā)生器噪聲的試驗(yàn)示例。
在此對(duì)比了使用三端子電容器的情形和使用截止頻率為50MHz的π型濾波器（具有急劇變化的頻率特征）的情形。盡管兩種情況下的減噪效果都很出色，但可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)波形的變化和上升時(shí)間并不一定與噪聲抑制效果相符。π型濾波器似乎能夠在保持脈沖式信號(hào)波形和上升時(shí)間的同時(shí)消除噪聲。
圖2-4-16?通過EMI靜噪濾波器消除諧波的示例
(3)?示波器或頻譜分析儀上的噪聲看起來不一樣
這是因?yàn)橄鄬?duì)較低的頻率成分在單個(gè)波形中比較顯眼，而相對(duì)較高的頻率成分在噪聲測(cè)量中比較顯眼。由于單個(gè)波形的觀察結(jié)果顯示了所有頻率相加之后的波形，幅值較大的低次諧波會(huì)施加更強(qiáng)烈的影響。相反，噪聲測(cè)量離散地觀察每個(gè)頻率，而且由于其容易由更小的天線發(fā)射，更多地受到了高（高次）頻率的影響。
(4)?用于信號(hào)的EMI靜噪濾波器
如果使用具有急劇頻率變化特征的濾波器，就像圖2-4-16所示π型EMI靜噪濾波器，就能在保持信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)有效抑制噪聲。
這種EMI靜噪濾波器將在后續(xù)章節(jié)中進(jìn)一步講述。2-4.數(shù)字信號(hào)中的諧波 - 重點(diǎn)內(nèi)容
√ 數(shù)字信號(hào)是由諧波組成的。√?數(shù)字波形是由低次諧波保持的。不需要的高次諧波容易產(chǎn)生噪聲。√?上升時(shí)間顯著影響著高次諧波的電平。√?EMI靜噪濾波器可以有效消除不需要的諧波。
2-5第二章小結(jié)第2章介紹電子設(shè)備的噪聲源概況，特別是進(jìn)一步說明由數(shù)字電路造成的噪聲的機(jī)制，這種機(jī)制經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生問題。
本章節(jié)所述的課題關(guān)系如下:
圖2-5-1?本章節(jié)的課題關(guān)系
如圖2-5-2所示，有三種電子設(shè)備噪聲源的案例。
數(shù)字電路是典型的可以發(fā)射(i)和(ii)的噪聲的電路。
數(shù)字電路通過各種稱為諧波的頻率成分而工作。此電流不僅在信號(hào)線中流動(dòng)，也在電源和接地中流動(dòng)。但是如圖2-5-3所示，如果有任何外泄，將會(huì)變成噪聲。圖2-5-3?數(shù)字電路的EMC設(shè)計(jì)
為充分利用數(shù)字電路，需要對(duì)信號(hào)和電源進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，如圖2-5-3所示。
本章說明此EMC設(shè)計(jì)所需的基本原理。
第二章[參考文獻(xiàn)]
上一堂課介紹了電流諧波和電壓諧波那么，如何很好地控制諧波呢？
第 2?章
? ? 產(chǎn) 生 電 磁 噪 聲 的 機(jī) 制 ? ?
第1章 為什么需要EMI靜噪濾波器第2章 產(chǎn)生電磁噪聲的機(jī)制2-1.簡(jiǎn)介2-2.噪聲源2-3.數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲2-4.數(shù)字信號(hào)中的諧波
- 2-4-1. 諧波的本質(zhì)
- 2-4-2. 諧波的復(fù)合波形
- 2-4-3. 諧波頻率的趨勢(shì)
- 2-4-4. 信號(hào)上升時(shí)間的影響
- 2-4-5. 波形占空比對(duì)諧波的影響
- 2-4-6. 電壓諧波和電流諧波
- 2-4-7. 諧振產(chǎn)生的脈沖波形變化的影響
- 2-4-8. 通過EMI靜噪濾波器消除諧波
- 附錄：第二章參考書目
- 下載：《數(shù)字IC電源靜噪和去耦應(yīng)用手冊(cè)》
2-4-8. 通過EMI靜噪濾波器消除諧波
(1) EMI靜噪濾波器消除能夠?qū)е略肼暤闹C波
使用EMI靜噪濾波器（如鐵氧體磁珠等）可以徹底消除數(shù)字電路中不需要的諧波，從而抑制來自諧波的噪聲。EMI靜噪濾波器及其使用方法將在單獨(dú)的章節(jié)中進(jìn)一步講述；本章僅提供一個(gè)關(guān)于其作用的示例。
盡管可以通過使用慢速IC（如前所述）或者電阻器等通用部件減緩上升時(shí)間，進(jìn)而在一定程度上實(shí)現(xiàn)抑制諧波，但使用EMI靜噪濾波器能過獲得更多效果。即使信號(hào)波形看起來相同，但噪聲抑制效果還是可能有10dB或更多的區(qū)別。(2) 使用20MHz時(shí)鐘脈沖信號(hào)的50MHz截止濾波器
圖2-4-16顯示了使用EMI靜噪濾波器消除20MHz時(shí)鐘脈沖發(fā)生器噪聲的試驗(yàn)示例。
在此對(duì)比了使用三端子電容器的情形和使用截止頻率為50MHz的π型濾波器（具有急劇變化的頻率特征）的情形。盡管兩種情況下的減噪效果都很出色，但可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)波形的變化和上升時(shí)間并不一定與噪聲抑制效果相符。π型濾波器似乎能夠在保持脈沖式信號(hào)波形和上升時(shí)間的同時(shí)消除噪聲。
圖2-4-16?通過EMI靜噪濾波器消除諧波的示例
(3)?示波器或頻譜分析儀上的噪聲看起來不一樣
這是因?yàn)橄鄬?duì)較低的頻率成分在單個(gè)波形中比較顯眼，而相對(duì)較高的頻率成分在噪聲測(cè)量中比較顯眼。由于單個(gè)波形的觀察結(jié)果顯示了所有頻率相加之后的波形，幅值較大的低次諧波會(huì)施加更強(qiáng)烈的影響。相反，噪聲測(cè)量離散地觀察每個(gè)頻率，而且由于其容易由更小的天線發(fā)射，更多地受到了高（高次）頻率的影響。
(4)?用于信號(hào)的EMI靜噪濾波器
如果使用具有急劇頻率變化特征的濾波器，就像圖2-4-16所示π型EMI靜噪濾波器，就能在保持信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)有效抑制噪聲。
這種EMI靜噪濾波器將在后續(xù)章節(jié)中進(jìn)一步講述。2-4.數(shù)字信號(hào)中的諧波 - 重點(diǎn)內(nèi)容
√ 數(shù)字信號(hào)是由諧波組成的。√?數(shù)字波形是由低次諧波保持的。不需要的高次諧波容易產(chǎn)生噪聲。√?上升時(shí)間顯著影響著高次諧波的電平。√?EMI靜噪濾波器可以有效消除不需要的諧波。
2-5第二章小結(jié)第2章介紹電子設(shè)備的噪聲源概況，特別是進(jìn)一步說明由數(shù)字電路造成的噪聲的機(jī)制，這種機(jī)制經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生問題。
本章節(jié)所述的課題關(guān)系如下:
圖2-5-1?本章節(jié)的課題關(guān)系
如圖2-5-2所示，有三種電子設(shè)備噪聲源的案例。
- 信號(hào)
- 電源
- 浪涌
數(shù)字電路是典型的可以發(fā)射(i)和(ii)的噪聲的電路。
數(shù)字電路通過各種稱為諧波的頻率成分而工作。此電流不僅在信號(hào)線中流動(dòng)，也在電源和接地中流動(dòng)。但是如圖2-5-3所示，如果有任何外泄，將會(huì)變成噪聲。圖2-5-3?數(shù)字電路的EMC設(shè)計(jì)
為充分利用數(shù)字電路，需要對(duì)信號(hào)和電源進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，如圖2-5-3所示。
本章說明此EMC設(shè)計(jì)所需的基本原理。
第二章[參考文獻(xiàn)]
- [Japanese] EMC設(shè)計(jì)技術(shù) -基礎(chǔ)編，(社)エレクトロニクス実裝學(xué)會(huì), 電磁特性技術(shù)委員會(huì)編 2004
- Introduction to Electromagnetic Compatibility Clayton，R. Paul，John Wiley
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