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首页村田噪声抑制基础教程(EMC).pdf
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第一章 需要
EMI
静噪滤波器的原因
....................................................................................................................
5
1-1.
简介
...........................................................................................................................................................
5
1-2.
什么是电磁噪声干扰?
..........................................................................................................................
5
1-2-1. 电磁噪声分类
...........................................................................................................................................................
8
1-2-2. 噪声问题因电子设备密集而出现变化
...................................................................................................................
8
1-2-3. “系统内 EMC”, 电子设备自体中毒
.........................................................................................................................
9
1-3.
噪声抑制
................................................................................................................................................
10
1-3-1. 屏蔽
.........................................................................................................................................................................
11
1-3-2. 滤波器
.....................................................................................................................................................................
12
1-4.
如何使用屏蔽和滤波器
........................................................................................................................
13
1-4-1. 在某一点使用屏蔽和滤波器
.................................................................................................................................
13
1-4-2. 滤波器和接地
.........................................................................................................................................................
15
1-4-3. 屏蔽和接地
.............................................................................................................................................................
16
1-4-4. 接地加强
.................................................................................................................................................................
17
1-4-5. 滤波器和接地
.........................................................................................................................................................
18
第
1
章的重点内容
.........................................................................................................................................
19
第二章 产生电磁噪声的机制
...............................................................................................................................
20
2-1.
简介
.........................................................................................................................................................
20
2-2.
噪声源
.....................................................................................................................................................
21
2-2-1. 信号成为噪声源或受害方时
.................................................................................................................................
21
2-2-2. 电源成为噪声源时
.................................................................................................................................................
23
2-2-3. 浪涌产生的噪声
.....................................................................................................................................................
25
2-3.
数字电路产生的噪声
............................................................................................................................
28
2-3-1. 信号频率和噪声之间的关系
.................................................................................................................................
29
2-3-2. 数字电路为什么会产生噪声
.................................................................................................................................
30
2-3-3. 短路电流
.................................................................................................................................................................
32
2-3-4. 去耦电容器
.............................................................................................................................................................
33
2-3-5. 共模噪声的感应
.....................................................................................................................................................
34
2-3-6. 信号中的谐波
.........................................................................................................................................................
35
2-4.
数字信号中的谐波
................................................................................................................................
36
2-4-1. 谐波的本质(就噪声而言)
.................................................................................................................................
36
2-4-2. 谐波的复合波形
.....................................................................................................................................................
37
2-4-3. 谐波频率的趋势
.....................................................................................................................................................
39
2-4-4. 信号上升时间的影响
.............................................................................................................................................
41
2-4-5. 波形占空比对谐波的影响(1) 改变 10MHz 时钟脉冲信号的占空比
.................................................................
43
2-4-6. 电压谐波和电流谐波
.............................................................................................................................................
43
2-4-7. 谐振产生的脉冲波形变化的影响
.........................................................................................................................
45
2-4-8. 通过 EMI 静噪滤波器消除谐波
............................................................................................................................
48
2-5.
第
2
章小结
............................................................................................................................................
49
第三章 噪声问题复杂化的因素
...........................................................................................................................
51
3-1.
简介
.........................................................................................................................................................
51
3-2.
谐振和阻尼
............................................................................................................................................
52
3-2-1. 并联谐振和串联谐振
.............................................................................................................................................
52
3-2-2. 关于谐振电路 EMC 措施的问题
...........................................................................................................................
53
3-2-3. 数字电路连接至谐振电路时
.................................................................................................................................
55
3-2-4. 无电感器或电容器的情况下产生谐振的示例
.....................................................................................................
57
3-2-5. 电阻器及铁氧体磁珠的阻尼作用
.........................................................................................................................
58
3-2-6. 数字信号的阻尼
.....................................................................................................................................................
59
3-3.
噪声传导和反射
....................................................................................................................................
60
3-3-1. 数字信号对脉冲波形的影响
.................................................................................................................................
60
3-3-2. 特性阻抗和反射
.....................................................................................................................................................
62
3-3-3. 数字电路阻抗匹配
.................................................................................................................................................
64
3-3-4. 驻波
.........................................................................................................................................................................
65
3-3-5. 阻抗因传输线路而变化
.........................................................................................................................................
68
3-3-6. 多重反射导致的谐振
.............................................................................................................................................
69
3-3-7. 数字信号的终止
.....................................................................................................................................................
71
3-3-8. 对 EMC 措施的影响
...............................................................................................................................................
72
3-3-9. 如何防止噪声传导
.................................................................................................................................................
76
3-3-10. S 参数
.....................................................................................................................................................................
77
3-4.
源阻抗
.....................................................................................................................................................
78
3-4-1. 电源电压波动
.........................................................................................................................................................
79
3-4-2. 去耦电容器
.............................................................................................................................................................
82
3-4-3. 环路阻抗
.................................................................................................................................................................
84
3-4-4. 如何尽量降低环路阻抗
.........................................................................................................................................
87
3-4-5. 源阻抗和噪声抑制之间的不同
.............................................................................................................................
88
3-4-6. 在噪声路径上采取噪声措施
.................................................................................................................................
88
3-4-7. 噪声路径未知时怎么办
.........................................................................................................................................
90
3-5.
第
3
章小结
............................................................................................................................................
90
第四章 空间传导及其应对措施
...........................................................................................................................
92
4-1.
简介
.........................................................................................................................................................
92
4-2.
空间噪声传导及其应对措施
................................................................................................................
93
4-2-1. 空间噪声传导模型和屏蔽
.....................................................................................................................................
93
4-2-2. 静电感应
.................................................................................................................................................................
94
4-2-3. 静电屏蔽
.................................................................................................................................................................
94
4-2-4. 电磁感应
.................................................................................................................................................................
95
4-2-5. 电磁屏蔽
.................................................................................................................................................................
96
4-2-6. 无线电波的发射和接收
.........................................................................................................................................
97
4-2-7. 磁屏蔽
.....................................................................................................................................................................
98
4-2-8. 如何让屏蔽更轻
.....................................................................................................................................................
98
4-3.
噪声天线
..............................................................................................................................................
100
4-3-1. 两种基本天线
......................................................................................................................................................
101
4-3-2. 天线的本质
..........................................................................................................................................................
102
4-3-3. 偶极子天线
..........................................................................................................................................................
103
4-3-4. 输入阻抗
..............................................................................................................................................................
106
4-3-5. 辐射电阻
..............................................................................................................................................................
106
4-3-6. 阻抗匹配
..............................................................................................................................................................
107
4-3-7. 匹配的电路
..........................................................................................................................................................
108
4-3-8. 发射模式
..............................................................................................................................................................
108
4-3-10. 环形天线
............................................................................................................................................................
110
4-3-11. 环形天线的谐振频率
........................................................................................................................................
111
4-3-12. 环形天线周围的电磁场
....................................................................................................................................
111
4-3-13. 环形天线的理论特性
........................................................................................................................................
112
4-3-14. 近场和远场
........................................................................................................................................................
113
4-3-15. 波阻抗
................................................................................................................................................................
114
4-3-16. 设计发射低噪声的电子设备
............................................................................................................................
114
4-4.
噪声屏蔽
..............................................................................................................................................
117
4-4-1. 屏蔽结构
..............................................................................................................................................................
117
4-4-2. 屏蔽特性
..............................................................................................................................................................
118
4-4-3. 低频磁场的屏蔽
..................................................................................................................................................
120
4-4-4. 连接屏蔽罩
..........................................................................................................................................................
121
4-4-5. 连接屏蔽电缆
......................................................................................................................................................
122
4-4-6. 不合适的屏蔽示例
..............................................................................................................................................
124
4-5. 第 4 章小结
..............................................................................................................................................................
125
第五章 导体传导和共模
.....................................................................................................................................
127
5-1.
简介
.......................................................................................................................................................
127
5-2.
噪声的导体传导
..................................................................................................................................
128
5-2-1. 共模噪声
..............................................................................................................................................................
128
5-2-2. 噪声传导的两种模式
..........................................................................................................................................
129
5-2-3. 普通模式和差模
..................................................................................................................................................
130
5-2-4. 噪声发射的影响
..................................................................................................................................................
131
5-2-5. 静噪滤波器的结构
..............................................................................................................................................
132
5-2-6. 滤波器静噪的示例
..............................................................................................................................................
134
5-2-7. 差分信号的共模噪声
..........................................................................................................................................
136
5-2-8. 噪声接收和模式转换
..........................................................................................................................................
138
5-2-9. 共模和普通模式的特征
......................................................................................................................................
139
5-3.
共模噪声产生
......................................................................................................................................
140
5-3-1. 产生共模噪声的示例
..........................................................................................................................................
141
5-3-2. 电流驱动型模型
..................................................................................................................................................
142
5-3-3. 电压驱动型模型
..................................................................................................................................................
144
5-3-4. 需要考虑的接地结构
..........................................................................................................................................
148
5-3-5. 当线路突出屏蔽时
..............................................................................................................................................
149
5-3-6. 公共阻抗噪声
......................................................................................................................................................
151
5-3-7. 连接具有不同平衡水平的传输线
......................................................................................................................
152
5-3-8. 意外的平衡-不平衡连接
.....................................................................................................................................
155
5-4.
第
5
章小结
..........................................................................................................................................
156
第六章
EMI
静噪滤波器
.....................................................................................................................................
158
6-1.
简介
.......................................................................................................................................................
158
6-2. EMI
静噪滤波器
....................................................................................................................................
158
6-2-1. EMI 静噪滤波器的运行
........................................................................................................................................
158
6-2-2. 按频率布局的四个滤波器
..................................................................................................................................
159
6-2-3. 如何衡量滤波器效果
..........................................................................................................................................
160
6-3.
使用
LC
的低通滤波器
........................................................................................................................
160
6-3-1. 电容器
..................................................................................................................................................................
161
6-3-2. 由电容器构成的低通滤波器的基本特性
..........................................................................................................
161
6-3-3. 电感器
..................................................................................................................................................................
162
6-3-4. 由电感器构成的低通滤波器的基本特性
..........................................................................................................
163
6-3-5. 使用电容器和电感器时电流的变化
..................................................................................................................
163
6-3-6. 结合电容器和电感器的滤波器
..........................................................................................................................
164
6-3-7. 实际滤波器特性的示例
......................................................................................................................................
166
6-4.
滤波器基本与实际特性不同
..............................................................................................................
167
6-4-1. 滤波器实际工作的方式可能显著不同
..............................................................................................................
167
6-4-2. 滤波器的效果与其基本特性不同
......................................................................................................................
169
6-5.
电容器的实际特性
..............................................................................................................................
170
6-5-1. 观察旁路电容器运行
..........................................................................................................................................
170
6-5-2. 电容器等效电路
..................................................................................................................................................
172
6-5-4. 熟练使用电容器
..................................................................................................................................................
178
第一章 需要 EMI 静噪滤波器的原因
1-1. 简介
EMI 静噪滤波器 (EMIFIL®) 是为电子设备提供电磁噪声抑制的电子元件,配合屏蔽罩和
其他保护装置一起使用。这种滤波器仅从通过连线传导的电流中提取并移除引起电磁噪声的元
件。第 1 章说明了电子设备中使用 EMI 静噪滤波器(EMIFIL®)的原因,还概述了通常电磁噪声
抑制所用的典型屏蔽和滤波器的操作。
图 1-1 EMI 静噪滤波器 (EMIFIL®)
1-2. 什么是电磁噪声干扰?
电子设备收到强电磁波时,电路中会感应到不想要的电流,这会产生非预想的操作或对预
想的操作形成干扰。如果外部施加的能量过于强大,电子设备可能会损坏。即使外部施加的能
量较小,如果混入广播和通信所使用的电波中,在广播和通信的无线电波信号较弱的区域内,
也可能会造成无法接收、声音中出现异常噪声或视频被破坏。外部电磁波造成的这些干扰称为
电磁噪声干扰,而造成干扰的电磁波称为电磁噪声(下文称为噪声)。
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