第六章滤波技术PPT讲稿.ppt

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1、第六章滤波技术第1页，共93页，编辑于2022年，星期三6.1 电磁干扰滤波器的特性和分类电磁干扰滤波器的特性和分类6.2 插入损耗的计算方法插入损耗的计算方法6.3 反射式滤波器反射式滤波器6.4 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性6.5 有源滤波器有源滤波器6.6 吸收式滤波器吸收式滤波器6.7 反射反射-吸收组合式滤波器吸收组合式滤波器6.8 电源滤波器电源滤波器6.9 滤波器的选择和使用滤波器的选择和使用第2页，共93页，编辑于2022年，星期三将信号频谱划分成有用频率分量和干扰频率分量两个频段，将信号频谱划分成有用频率分量和干扰频率分量两个频段，剔除干扰频率分量部分。剔除干扰频

2、率分量部分。滤波的目的：滤波的目的：抑制电气、电子设备传导电磁干扰，提高电气、电子设备传导抗抑制电气、电子设备传导电磁干扰，提高电气、电子设备传导抗扰度水平，同时还可以保证设备整体或局部屏蔽效能。扰度水平，同时还可以保证设备整体或局部屏蔽效能。滤波的实质：滤波的实质：是选择信号和抑制干扰。为实现这两大功能而设计的网络称为滤波器。是选择信号和抑制干扰。为实现这两大功能而设计的网络称为滤波器。滤波的基本用途：滤波的基本用途：第3页，共93页，编辑于2022年，星期三u滤波器作用：选择信号，抑制传导干扰滤波器作用：选择信号，抑制传导干扰u工作原理：工作原理：在一定的通频带内，在一定的通频带内，滤波器

3、的衰减很小，能量滤波器的衰减很小，能量容易通过。在此通频带之容易通过。在此通频带之外则衰减很大，抑制了能外则衰减很大，抑制了能量的传输。量的传输。信号滤波器信号滤波器 电源滤波器电源滤波器第4页，共93页，编辑于2022年，星期三a 满足电源线干扰发射和抗扰度要求满足电源线干扰发射和抗扰度要求第5页，共93页，编辑于2022年，星期三b 满足信号线抗扰度及设备辐射发射要求满足信号线抗扰度及设备辐射发射要求第6页，共93页，编辑于2022年，星期三需要实施滤波的情况：需要实施滤波的情况：在高频系统中，抑制工作频带以外的任何频带上的干扰；在高频系统中，抑制工作频带以外的任何频带上的干扰；在各种信号

4、电路中，消除频谱成分不同于有用信号的干扰在各种信号电路中，消除频谱成分不同于有用信号的干扰 信号；信号；在电源电路、控制电路、转换电路中，消除沿这些电路的在电源电路、控制电路、转换电路中，消除沿这些电路的 干扰作用；干扰作用；第7页，共93页，编辑于2022年，星期三(1)插入损耗（插入损耗（IL）6.1 电磁干扰电磁干扰 滤波器的特性和分类滤波器的特性和分类衡量滤波器性能的主要指标。定义：衡量滤波器性能的主要指标。定义：1.滤波器的特性：滤波器的特性：插入损耗，频率特性，阻抗特性，额定电压插入损耗，频率特性，阻抗特性，额定电压 、电流，外形尺寸，可靠性、体积和重量等。、电流，外形尺寸，可靠性

5、、体积和重量等。U1未接入滤波器，信号源在负载上建立的电压；未接入滤波器，信号源在负载上建立的电压；U2 接入滤波器，信号源在负载上建立的电压。接入滤波器，信号源在负载上建立的电压。uIL与信号源频率、源阻抗、负载阻抗等因素有关。与信号源频率、源阻抗、负载阻抗等因素有关。第8页，共93页，编辑于2022年，星期三(2)(2)频率特性频率特性插入损耗随频率的变化插入损耗随频率的变化频率特性频率特性通带：信号无衰减通过滤波器的频率范围通带：信号无衰减通过滤波器的频率范围阻带：受到很大衰减的频率范围阻带：受到很大衰减的频率范围按频率特性划分：低通、高通、带通、带阻四种类型。按频率特性划分：低通、高通

6、、带通、带阻四种类型。频率特性参数：中心频率、截止频率、最低使用频率、最高频率特性参数：中心频率、截止频率、最低使用频率、最高 使用频率等。使用频率等。衰减衰减带阻带阻f衰减衰减f低通低通衰减衰减f高通高通衰减衰减f带通带通第9页，共93页，编辑于2022年，星期三(3)(3)阻抗特性：阻抗特性：滤波器的输入阻抗、输出阻抗滤波器的输入阻抗、输出阻抗(5)(5)额定电压：额定电压：输入滤波器的最高允许电压值输入滤波器的最高允许电压值(4)额定电流额定电流:不降低滤波器插入损耗效能的最大使用电流不降低滤波器插入损耗效能的最大使用电流使用使用EMI滤波器时，应遵循输入、输出端最大限度失配的原则，滤波

7、器时，应遵循输入、输出端最大限度失配的原则，以获得最佳抑制效果；以获得最佳抑制效果；使用信号滤波器时，应遵循输入、输出端阻抗匹配原则，使用信号滤波器时，应遵循输入、输出端阻抗匹配原则，以防止信号衰减以防止信号衰减额定电流越大，滤波器的体积、重量越大，成本越高；额定电流越大，滤波器的体积、重量越大，成本越高；使用温度越高、工作频率越高，其允许的工作电流越小；使用温度越高、工作频率越高，其允许的工作电流越小；若输入电压过高，会使滤波器内部的元件损坏；若输入电压过高，会使滤波器内部的元件损坏；第10页，共93页，编辑于2022年，星期三2.滤波器的分类：滤波器的分类：反射式（无损耗）反射式（无损耗）

8、吸收式（有损耗）吸收式（有损耗）按滤波机理：按滤波机理：信号滤波器信号滤波器EMI滤波器滤波器按用途：按用途：有源有源无源（无源（LC）按工作条件：按工作条件：按频率：按频率：低通低通高通高通带通带通带阻带阻信号滤波器信号滤波器电源滤波器电源滤波器按使用场合：按使用场合：控制线滤波器控制线滤波器瞬态干扰滤波器瞬态干扰滤波器第11页，共93页，编辑于2022年，星期三3.EMI滤波器的特点：滤波器的特点：工作在阻抗失配的条件下，源阻抗和负载阻抗均随频率变化工作在阻抗失配的条件下，源阻抗和负载阻抗均随频率变化而变化；而变化；干扰源的电平变化幅度较大，干扰源的电平变化幅度较大，EMI滤波器应具有足够

9、高的耐压，滤波器应具有足够高的耐压，以保证输入电压为脉冲电压或变化幅度较大时，其内部部件不会出以保证输入电压为脉冲电压或变化幅度较大时，其内部部件不会出现饱和效应，更不会被击穿或烧毁；现饱和效应，更不会被击穿或烧毁；难以实现宽频段范围滤波。应首先明确滤波器的工作频率和难以实现宽频段范围滤波。应首先明确滤波器的工作频率和 所要抑制的主要干扰频率，如两者非常接近，则需要选用频率特所要抑制的主要干扰频率，如两者非常接近，则需要选用频率特性非常陡峭的滤波器，将两者分离开来。性非常陡峭的滤波器，将两者分离开来。第12页，共93页，编辑于2022年，星期三u滤波器可视为一个具有输入输出滤波器可视为一个具有

10、输入输出两对端子的网络两对端子的网络(无源）。无源）。其中其中端口网络的传输方程：端口网络的传输方程：ZL滤波网络USZSU1I1I2U26.2 插入损耗的计算方法插入损耗的计算方法终端开路电压终端开路电压反射系数反射系数终端短路终端短路耦合阻抗耦合阻抗终端开路终端开路耦合导纳耦合导纳终端短路电终端短路电流反射系数流反射系数第13页，共93页，编辑于2022年，星期三输出端电压：输出端电压：无滤波网络时，负载电压：无滤波网络时，负载电压：u无源滤波器的插入损耗：无源滤波器的插入损耗：第14页，共93页，编辑于2022年，星期三ZL滤波网络UgZgU1I1I2U2滤波器的输入阻抗：滤波器的输入阻

11、抗：滤波器的输出阻抗（移去滤波器的输出阻抗（移去US和和ZL）：）：第15页，共93页，编辑于2022年，星期三6.3 反射式滤波器反射式滤波器u用于抑制高频传导电磁干扰。具有衰减脉冲噪声、尖峰噪声、用于抑制高频传导电磁干扰。具有衰减脉冲噪声、尖峰噪声、减少谐波和其它杂波信号的功能减少谐波和其它杂波信号的功能如电源滤波器，对高于市电的频率进行衰减。如电源滤波器，对高于市电的频率进行衰减。如数字电路中，滤除不必要的高次谐波，仅保留如数字电路中，滤除不必要的高次谐波，仅保留维持电路正常工作的最低频率；维持电路正常工作的最低频率；如用于放大器和发射机输出电路，让基波信号通过，如用于放大器和发射机输出

12、电路，让基波信号通过，而谐波和其它乱真信号受到抑制。而谐波和其它乱真信号受到抑制。6.3.1 低通滤波器（低通滤波器（低频信号无衰减的通过、抑制高频信号低频信号无衰减的通过、抑制高频信号）第16页，共93页，编辑于2022年，星期三电容的作用电容的作用通过并联一个低阻抗的通路，使干扰电流分流通过并联一个低阻抗的通路，使干扰电流分流第17页，共93页，编辑于2022年，星期三电感的作用电感的作用通过串联一个高阻抗的通路，阻断干扰电流的流通。通过串联一个高阻抗的通路，阻断干扰电流的流通。第18页，共93页，编辑于2022年，星期三电容和电感的作用电容和电感的作用第19页，共93页，编辑于2022年

13、，星期三1.低通滤波器的电路形式低通滤波器的电路形式并联电容型；串联电感型；并联电容型；串联电感型；型；反型；反型；型；T型型；型等型等RCURURRLUCRLRCURLR第20页，共93页，编辑于2022年，星期三CRLURLCRLURC第21页，共93页，编辑于2022年，星期三ZLUSZSU1I1I2U2C（1）并联电容滤波器）并联电容滤波器若若ZL=ZS=R时，则有时，则有第22页，共93页，编辑于2022年，星期三20dB/十倍频十倍频C=500nF并联电容滤波器的插入损耗特性并联电容滤波器的插入损耗特性第23页，共93页，编辑于2022年，星期三并联电容滤波器的插入损耗频率特性并联

14、电容滤波器的插入损耗频率特性()()第24页，共93页，编辑于2022年，星期三（2）串联电感滤波器：）串联电感滤波器：RUSRU1I1I2U2L第25页，共93页，编辑于2022年，星期三并联电感滤波器的插入损耗并联电感滤波器的插入损耗频率特性频率特性()()20dB/十倍频十倍频L=0.5mH第26页，共93页，编辑于2022年，星期三并联电感滤波器的插入损耗并联电感滤波器的插入损耗频率特性频率特性()()第27页，共93页，编辑于2022年，星期三（3）型滤波器：型滤波器：CRUgRU1I1I2U2L第28页，共93页，编辑于2022年，星期三型滤波器插入损耗的频率特性型滤波器插入损耗的

15、频率特性C=100nFL=100H40dB/十倍频十倍频第29页，共93页，编辑于2022年，星期三型滤波器插入损耗的频率特性型滤波器插入损耗的频率特性(ZS与与ZL不相等不相等）ZS/ZL的值分别为的值分别为0.1/100,50/50,100/0.1C=100nFL=100H将电容器并将电容器并接于更高阻接于更高阻抗（源或负抗（源或负载）的一端，载）的一端，通常可取得通常可取得最大的插入最大的插入损耗损耗第30页，共93页，编辑于2022年，星期三 反反型滤波器：型滤波器：反射损耗同反射损耗同型型:RUSRU1I1I2U2CL第31页，共93页，编辑于2022年，星期三插入损耗插入损耗(ZS

16、=Zl=R)C型：型：型：型：L型：型：型：型：T型：型：60dB/十倍频十倍频第32页，共93页，编辑于2022年，星期三低通滤波电路的滤波特性低通滤波电路的滤波特性滤波电路的插入损耗与两端端接电路的阻抗密切相关滤波电路的插入损耗与两端端接电路的阻抗密切相关同一滤波电路，当端接电路的阻抗不同时，其插入损耗可同一滤波电路，当端接电路的阻抗不同时，其插入损耗可 能有很大的差异能有很大的差异当与当与电感电感端接的电路的端接的电路的阻抗很小阻抗很小，与，与电容电容端接的电路的端接的电路的 阻抗很大阻抗很大时，滤波电路有更好的滤波性能时，滤波电路有更好的滤波性能在某些频率点，在某些频率点，LC电路可能

17、产生谐振，这种情况下，滤电路可能产生谐振，这种情况下，滤 波电路不仅不能对干扰进行抑制，反而会使之加强波电路不仅不能对干扰进行抑制，反而会使之加强第33页，共93页，编辑于2022年，星期三3dB截止点：截止点：截止角频率：截止角频率：RUgRCR=1C=2FRUgRLR=1L=2H（1）低通原型滤波器）低通原型滤波器(,阻抗量级为阻抗量级为1）2.低通滤波器的设计低通滤波器的设计第34页，共93页，编辑于2022年，星期三设预期截止角频率：设预期截止角频率：，则，则 换算后换算后换算前换算前u由原型滤波器设计实际滤波器由原型滤波器设计实际滤波器 带宽换算带宽换算阻抗换算阻抗换算带宽与阻抗综合

18、换算带宽与阻抗综合换算或或1Ug1CaUg11La 带宽换算带宽换算第35页，共93页，编辑于2022年，星期三 阻抗换算阻抗换算设设 为预期的阻抗量级，则为预期的阻抗量级，则 RaUgCaRaUgLaRaRa或或第36页，共93页，编辑于2022年，星期三UgLaRaUgRaRaRa带宽与阻抗综合换算带宽与阻抗综合换算Ca第37页，共93页，编辑于2022年，星期三例：设计阻抗为例：设计阻抗为50，截止频率，截止频率f c=1MHz 的的1阶低通滤波器。阶低通滤波器。L型：型：C型：型：第38页，共93页，编辑于2022年，星期三(2)n级滤波器级滤波器u插入损耗与滤波器阶数（插入损耗与滤波

19、器阶数（L、C器器件数）的关系：件数）的关系：例：例：二阶原型滤波器：二阶原型滤波器：对于对于n阶滤波器，插入损耗的斜率按阶滤波器，插入损耗的斜率按20ndB/10倍频或倍频或6ndB/倍频增加倍频增加。增加滤波器的阶数仅增大了插增加滤波器的阶数仅增大了插入损耗的斜率，而不改变滤波器入损耗的斜率，而不改变滤波器的截止频率。的截止频率。1 1阶阶2 2阶阶3 3阶阶4 4阶阶UC1L1CU1L1第39页，共93页，编辑于2022年，星期三三阶原型滤波器：三阶原型滤波器：型型T型：型：1H2F1U11H1F12HU11Fn阶原型滤波器：阶原型滤波器：第40页，共93页，编辑于2022年，星期三确定

20、滤波器阶数确定滤波器阶数:6ndB/倍频倍频20ndB/10倍频倍频462420至少至少3阶滤波器阶滤波器第41页，共93页，编辑于2022年，星期三例例：设天线的工作频率为：设天线的工作频率为230MHz，输入阻抗为，输入阻抗为72，干扰频率，干扰频率 为为6672MHz，要求带外衰减，要求带外衰减30dB，设计低通滤波器。，设计低通滤波器。解解：最低截止频率：最低截止频率30MHz，取，取32MHz。最低干扰频率。最低干扰频率fi66MHz,则则 要求：要求：6ndB/倍频倍频30dB，则，则n5，取，取n5。第42页，共93页，编辑于2022年，星期三换算：换算：5级原型滤波器的参数为级

21、原型滤波器的参数为 第43页，共93页，编辑于2022年，星期三 5级原型滤波器的参数为级原型滤波器的参数为 换算：换算：第44页，共93页，编辑于2022年，星期三第45页，共93页，编辑于2022年，星期三根据阻抗选用滤波电路根据阻抗选用滤波电路规律：电容对高阻，电感对低阻规律：电容对高阻，电感对低阻第46页，共93页，编辑于2022年，星期三UgLRR例如：用于抑制信号通路上的交流电流分量或抑制某个特定的例如：用于抑制信号通路上的交流电流分量或抑制某个特定的 低频外来信号。低频外来信号。设计方法设计方法：对偶变换：对偶变换6.3.2 高通滤波器高通滤波器u 网络结构网络结构将低通滤波器网

22、络中所有电容器与电感器互换将低通滤波器网络中所有电容器与电感器互换RUgCRRUgLRUgCRR低通低通高通高通第47页，共93页，编辑于2022年，星期三u 将高通原型滤波器电路中各将高通原型滤波器电路中各L、C和和R值按低通滤波器相同的方式进行值按低通滤波器相同的方式进行参数变换参数变换u 将低通原型滤波器电路中各将低通原型滤波器电路中各L值和值和C值取其倒数作为高通原型滤波器对应值取其倒数作为高通原型滤波器对应的的C值和值和L值值Ug11LhUgCh11第48页，共93页，编辑于2022年，星期三例例：设计一个高通滤波器，指标要求：设计一个高通滤波器，指标要求：解解：即即12ndB/4倍

23、频倍频70dB，则，则n6 高通原型元件值：高通原型元件值：低通原型：低通原型：第49页，共93页，编辑于2022年，星期三6阶低通滤波器阶低通滤波器第50页，共93页，编辑于2022年，星期三换算出高通的最终元件值：换算出高通的最终元件值：第51页，共93页，编辑于2022年，星期三第52页，共93页，编辑于2022年，星期三3.4.4 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性谐振点：谐振点：1.电容的频率特性电容的频率特性引线长引线长1.6mm的陶瓷电容器的陶瓷电容器RCL低频模型低频模型高频模型高频模型C理想电容理想电容实际电容实际电容阻抗频率特性曲线阻抗频率特性曲线电容量电容量谐振频率

24、谐振频率(MHz)1 1 F1.7 0.01 0.01 F12.6 3300 3300 pF19.3 1100 1100 pF33 330 330 pF60u阻抗频率特性阻抗频率特性第53页，共93页，编辑于2022年，星期三陶瓷电容谐振频率及阻抗陶瓷电容谐振频率及阻抗第54页，共93页，编辑于2022年，星期三u对滤波特性的影响对滤波特性的影响 u提高谐振频率的方法：尽量缩短引线长度；提高谐振频率的方法：尽量缩短引线长度；当角频率当角频率 时，会发生串联谐振，这时电容的阻抗最小，时，会发生串联谐振，这时电容的阻抗最小，滤波效果最好，超过谐振点后，电容器的阻抗呈现电感阻抗特性滤波效果最好，超过

25、谐振点后，电容器的阻抗呈现电感阻抗特性随频率的随频率的升高而增加，滤波效果开始变差。升高而增加，滤波效果开始变差。选用电感较小的种类。选用电感较小的种类。u一个常见的错误：加大电容量来提高干扰抑制效果。一个常见的错误：加大电容量来提高干扰抑制效果。u谐振频率越高越好谐振频率越高越好第55页，共93页，编辑于2022年，星期三u巧用谐振点：通过调整电容量和引线长度，使谐振点恰好落巧用谐振点：通过调整电容量和引线长度，使谐振点恰好落 在干扰频率上（附近），提高滤波效果。在干扰频率上（附近），提高滤波效果。u实际上超过实际上超过1F的电容大多为电解电容的电容大多为电解电容,有很大的电感成份有很大的电

26、感成份 ，所以频率，所以频率升高后反而阻抗会增大升高后反而阻抗会增大.并不能明显提高干扰的抑制并不能明显提高干扰的抑制 效果。效果。第56页，共93页，编辑于2022年，星期三大电容大电容RUgRu克服电容非理想性的方法克服电容非理想性的方法宽带干扰信号，宽带干扰信号，以上。以上。大小电容并联：大电容谐振点低，小电容谐振点高。大电容抑大小电容并联：大电容谐振点低，小电容谐振点高。大电容抑 制低频干扰，制低频干扰，小电容抑制高频干扰。利用小电容弥补大电容高频特性的不足小电容抑制高频干扰。利用小电容弥补大电容高频特性的不足小电容小电容并联电容并联电容电容电容并联并联LC并联并联电感电感并联并联问题

27、问题：大小电容的谐振频率点间，大电容呈电感性，小电容呈电：大小电容的谐振频率点间，大电容呈电感性，小电容呈电 容性。构成容性。构成LC并联网络，在某个频率点上出现并联谐振。并联网络，在某个频率点上出现并联谐振。第57页，共93页，编辑于2022年，星期三三端电容：三端电容：问题：第三端引线的电感，以及引线间问题：第三端引线的电感，以及引线间寄生电容造成输入端、寄生电容造成输入端、输出端耦合输出端耦合引线电感与电容一引线电感与电容一起构成了一个起构成了一个T形形低通滤波器低通滤波器在引线上安装在引线上安装两个磁珠，滤两个磁珠，滤波效果会更好波效果会更好三端三端电容电容普通电容普通电容此引线电感起

28、着不良作用，应尽量减小此引线电感起着不良作用，应尽量减小RUgR第58页，共93页，编辑于2022年，星期三使用三端电容器使用三端电容器1 干净地干净地2 与机箱或其它较大与机箱或其它较大 的金属件良好搭接的金属件良好搭接接地点要求：接地点要求：第59页，共93页，编辑于2022年，星期三穿心电容穿心电容：（馈通电容）：（馈通电容）结构结构：第60页，共93页，编辑于2022年，星期三穿心电容特点穿心电容特点：接地电感小；：接地电感小；输入输出无耦合。输入输出无耦合。以穿心电容为基础的馈通以穿心电容为基础的馈通滤波器广泛应用于滤波器广泛应用于RF滤波滤波,单独进出的电缆线滤波。单独进出的电缆线

29、滤波。第61页，共93页，编辑于2022年，星期三穿心电容的插入损耗穿心电容的插入损耗第62页，共93页，编辑于2022年，星期三改善滤波器的高频特性改善滤波器的高频特性并联电容滤波时，高频滤波效果比预想的较差，是因为并联电容滤波时，高频滤波效果比预想的较差，是因为并联电容两侧回路之间的互感，可采用四引线电容的方法，并联电容两侧回路之间的互感，可采用四引线电容的方法，改善滤波器的高频特性。改善滤波器的高频特性。第63页，共93页，编辑于2022年，星期三谐振点：谐振点：2.电感的频率特性电感的频率特性绕在铁粉芯上的电感绕在铁粉芯上的电感RCL低频模型低频模型高频模型高频模型理想电感理想电感实际

30、电感实际电感阻抗频率特性曲线阻抗频率特性曲线电感量电感量(H)谐振频率谐振频率(MHz)3.4458.828685.71252.65001.2u阻抗频率特性阻抗频率特性L第64页，共93页，编辑于2022年，星期三电感寄生电容的来源电感寄生电容的来源磁芯为导体时，磁芯为导体时，CTC为主要因素，为主要因素，磁芯为非导体时，磁芯为非导体时，CTT为主要因素。为主要因素。第65页，共93页，编辑于2022年，星期三关键减小寄生电容关键减小寄生电容单层绕制单层绕制多层绕制方法：边绕边重叠多层绕制方法：边绕边重叠分段绕制分段绕制多电感串联多电感串联u克服电感线圈非理想性的方法克服电感线圈非理想性的方法

31、第66页，共93页，编辑于2022年，星期三3.4.5 有源滤波器有源滤波器u方法：采用电路技术模拟电感和电容特性。方法：采用电路技术模拟电感和电容特性。u特点：功率大，体积小，重量轻特点：功率大，体积小，重量轻 三种类型：三种类型：有源电感滤波器：用有源器件模拟电感元件的频率特性，有源电感滤波器：用有源器件模拟电感元件的频率特性，对高频成分形成高阻抗电路。对高频成分形成高阻抗电路。对于低阻抗电路更为合适对于低阻抗电路更为合适。Z0直流电直流电干扰电流干扰电流Z0有源电感有源电感第67页，共93页，编辑于2022年，星期三 有源电容滤波器：用有源器件模拟电容元件的频率特性，有源电容滤波器：用有

32、源器件模拟电容元件的频率特性，对高频成分形成低阻抗电路。对高频成分形成低阻抗电路。Z0Z0直流电直流电干扰电流干扰电流第68页，共93页，编辑于2022年，星期三 对消滤波器：产生与干扰电流振幅相等、相位相反的反馈电对消滤波器：产生与干扰电流振幅相等、相位相反的反馈电 流，抑制干扰。流，抑制干扰。用于抑制电源线路干扰的对消滤波器用于抑制电源线路干扰的对消滤波器第69页，共93页，编辑于2022年，星期三3.4.5 吸收型滤波器吸收型滤波器吸收型滤波器吸收型滤波器：由有耗元件构成，将信号中不需要的频率分量的：由有耗元件构成，将信号中不需要的频率分量的 能量消耗在滤波器中。能量消耗在滤波器中。1.

33、铁氧体磁心铁氧体磁心 低频低频：呈现电感性阻抗。磁导率高，损耗小。：呈现电感性阻抗。磁导率高，损耗小。高频高频：阻抗呈现电阻性。随频率增加，磁导率下降，电感减：阻抗呈现电阻性。随频率增加，磁导率下降，电感减 小，但损耗增加。高频信号通过铁氧体时，电磁能量以小，但损耗增加。高频信号通过铁氧体时，电磁能量以 热的形式耗散。热的形式耗散。铁氧体的阻抗特性铁氧体的阻抗特性将铁氧体材料制成环状磁心，与从中穿过的导线构成有损电感，可以起将铁氧体材料制成环状磁心，与从中穿过的导线构成有损电感，可以起到滤除高频电磁骚扰的作用。到滤除高频电磁骚扰的作用。第70页，共93页，编辑于2022年，星期三铁氧体的阻抗特

34、性铁氧体的阻抗特性铁氧体等效电阻铁氧体等效电阻i 铁氧体长度铁氧体长度铁氧体磁导率的实部铁氧体磁导率的实部铁氧体磁导率的虚部铁氧体磁导率的虚部第71页，共93页，编辑于2022年，星期三电流对铁氧体的影响电流对铁氧体的影响 当穿过铁氧体中的导线中流过电流时，将在铁氧体中产生磁场。当磁当穿过铁氧体中的导线中流过电流时，将在铁氧体中产生磁场。当磁场强度超过一定量值时，铁氧体发生磁饱和，磁导率急剧下降，电感量减场强度超过一定量值时，铁氧体发生磁饱和，磁导率急剧下降，电感量减小。低频时，影响较大；高频时影响不大。小。低频时，影响较大；高频时影响不大。使用铁氧体磁心时，注意：使用铁氧体磁心时，注意：1）

35、铁氧体磁心的最佳抑制频率与其材料的初始磁导率有）铁氧体磁心的最佳抑制频率与其材料的初始磁导率有 关。一般地，初始磁导率越高，其适用抑制的频率就关。一般地，初始磁导率越高，其适用抑制的频率就 越低；越低；第72页，共93页，编辑于2022年，星期三第73页，共93页，编辑于2022年，星期三3）磁心在电路中的阻抗与所绕导线匝数有关，匝数多）磁心在电路中的阻抗与所绕导线匝数有关，匝数多 则阻抗大，但易饱和，且线间分布电容大，对高频则阻抗大，但易饱和，且线间分布电容大，对高频 特性不利；特性不利；2）不同的应用场合，选择不同形状的铁氧体磁心材料；）不同的应用场合，选择不同形状的铁氧体磁心材料；如珠形

36、、环形、多孔形等，磁心尺寸应与导线直径配合。如珠形、环形、多孔形等，磁心尺寸应与导线直径配合。第74页，共93页，编辑于2022年，星期三4）当用于电源线）当用于电源线差模差模滤波时，由于工作电流大，磁心易滤波时，由于工作电流大，磁心易 饱和，从而导致阻抗下降和插入损耗减小。饱和，从而导致阻抗下降和插入损耗减小。因此，应因此，应 增大磁心截面及选择具有高饱和值的材料，或在两个增大磁心截面及选择具有高饱和值的材料，或在两个 半环间留有一定的缝隙。半环间留有一定的缝隙。而用于而用于共模共模滤波时，两根电滤波时，两根电 源线的工作电流方向相反，可以相互抵消，磁心不会源线的工作电流方向相反，可以相互抵

37、消，磁心不会 饱和。饱和。第75页，共93页，编辑于2022年，星期三5）铁氧体磁环应尽量靠近干扰源安装。对于屏蔽机箱）铁氧体磁环应尽量靠近干扰源安装。对于屏蔽机箱 上的电缆，磁环要尽量靠近机箱的电缆进出口。上的电缆，磁环要尽量靠近机箱的电缆进出口。第76页，共93页，编辑于2022年，星期三2.电缆滤波器电缆滤波器 将铁氧体材料填充在电缆将铁氧体材料填充在电缆 中制成电缆滤波器。中制成电缆滤波器。特点特点：体积小，：体积小，具有理想的高频衰减特性。具有理想的高频衰减特性。3.滤波连接器滤波连接器 将铁氧体直接组装到电缆连接器内。将铁氧体直接组装到电缆连接器内。芯线芯线铁氧体铁氧体绝缘层绝缘层

38、绝缘外套绝缘外套屏蔽层屏蔽层外套第77页，共93页，编辑于2022年，星期三3.4.6 反射式和吸收式混合使用反射式和吸收式混合使用一般滤波器产品说明书上给出的数据是一般滤波器产品说明书上给出的数据是50条件下的测试结果。条件下的测试结果。测量极限测量极限第78页，共93页，编辑于2022年，星期三 将反射式滤波器与吸收式滤波器串接起来，既有陡峭的频率特性，将反射式滤波器与吸收式滤波器串接起来，既有陡峭的频率特性，又有很高的阻带衰减，可以更好地抑制高频干扰。又有很高的阻带衰减，可以更好地抑制高频干扰。测量极限测量极限fIL030-60低通滤波器的损耗特性低通滤波器的损耗特性 测量极限测量极限f

39、IL030-60接入吸收线后的低通滤接入吸收线后的低通滤波器的损耗特性波器的损耗特性第79页，共93页，编辑于2022年，星期三3.4.7 电源线滤波器电源线滤波器 作用：限制进入设备的传导干扰电平，又限制设备向电网发射作用：限制进入设备的传导干扰电平，又限制设备向电网发射 传导干扰。传导干扰。电源线中的干扰：共模干扰和差模干扰电源线中的干扰：共模干扰和差模干扰差模干扰差模干扰电子电子设备设备相线相线地线地线中线中线共模干扰共模干扰电子电子设备设备相线相线地线地线中线中线电子电子设备设备相线相线地线地线中线中线电子电子设备设备相线相线地线地线中线中线第80页，共93页，编辑于2022年，星期三

40、使用电源线滤波器时，注意电源线的特殊性。使用电源线滤波器时，注意电源线的特殊性。滤波器中的串联电感滤波器中的串联电感L值不能取得过大，否则会产生较大的值不能取得过大，否则会产生较大的电源压降，影响正常供电；电源压降，影响正常供电；设备允许的最大电源压降设备允许的最大电源压降设备的额定工作电流设备的额定工作电流电源频率电源频率滤波器中的接地的并联电容滤波器中的接地的并联电容C值不能取得过大，否则对地漏电流增加，值不能取得过大，否则对地漏电流增加，可能会超出限值而影响人身安全或引起漏电保护。可能会超出限值而影响人身安全或引起漏电保护。设备允许的最大漏电流设备允许的最大漏电流设备的额定电压设备的额定

41、电压第81页，共93页，编辑于2022年，星期三3.4.8 滤波器的选用与安装滤波器的选用与安装1.选用选用干扰频率、干扰量级、环境条件干扰频率、干扰量级、环境条件 滤波器的选择滤波器的选择额定电流额定电流：设备额定电流的：设备额定电流的1.2倍倍额定电压额定电压：约大于设备额定电压：约大于设备额定电压插入损耗插入损耗:厂家所给出的值，一般是在厂家所给出的值，一般是在50/50标准测量法下测标准测量法下测得的，应在设备实际需要的插入损耗上再加上得的，应在设备实际需要的插入损耗上再加上20dB的余量。的余量。第82页，共93页，编辑于2022年，星期三注意插入损耗的增益问题注意插入损耗的增益问题

42、第83页，共93页，编辑于2022年，星期三 在选用信号线滤波器时，应仔细考虑其截止频率。信号线滤波器的在选用信号线滤波器时，应仔细考虑其截止频率。信号线滤波器的截止频率定义为插入损耗为截止频率定义为插入损耗为3dB时的频率。截止频率的选择必须保时的频率。截止频率的选择必须保证滤波器的带通覆盖功能性信号的带宽，保证设备正常工作，证滤波器的带通覆盖功能性信号的带宽，保证设备正常工作，同时最大限度地滤除不必要的高频干扰。同时最大限度地滤除不必要的高频干扰。第84页，共93页，编辑于2022年，星期三对于数字脉冲信号，其截止频率可定为对于数字脉冲信号，其截止频率可定为1/tr，tr是脉冲的上升是脉冲

43、的上升/下降时间；对于周期性脉冲信号，可以取脉冲重复频率的下降时间；对于周期性脉冲信号，可以取脉冲重复频率的15倍为截止频率。倍为截止频率。对于模拟信号，只要截止频率大于信号的带宽即可；对于模拟信号，只要截止频率大于信号的带宽即可；第85页，共93页，编辑于2022年，星期三第86页，共93页，编辑于2022年，星期三滤波器的选择滤波器的选择l滤波器的滤波性能与设备的阻抗特性密切相关滤波器的滤波性能与设备的阻抗特性密切相关l滤波器的滤波性能可能随设备运行状态的变化而滤波器的滤波性能可能随设备运行状态的变化而 改变改变l滤波器是否满足要求只能由实际的测试来确定滤波器是否满足要求只能由实际的测试来

44、确定不存在通用或普适的滤波器不存在通用或普适的滤波器!第87页，共93页，编辑于2022年，星期三2.安装安装 位置位置:滤波器应安装在离设备的入口滤波器应安装在离设备的入口/出口尽量靠近的地方出口尽量靠近的地方 引线尽可能短引线尽可能短滤波器对电磁骚扰的抑制作用，不仅取决于滤波器本身及工作条件，还滤波器对电磁骚扰的抑制作用，不仅取决于滤波器本身及工作条件，还与安装有关与安装有关第88页，共93页，编辑于2022年，星期三 输入端与输出端输入端与输出端引线应拉开距离，严禁并行走线和交叉走线。引线应拉开距离，严禁并行走线和交叉走线。尽可能实现尽可能实现屏蔽隔离。屏蔽隔离。第89页，共93页，编辑

45、于2022年，星期三 良好的屏蔽接地良好的屏蔽接地 滤波器的屏蔽外壳必须与设备的金属机壳实现可靠的滤波器的屏蔽外壳必须与设备的金属机壳实现可靠的电气接触，设备的金属机壳应可靠接大地。电气接触，设备的金属机壳应可靠接大地。第90页，共93页，编辑于2022年，星期三PCB滤波器滤波器滤波器滤波器PCBPCB滤波器滤波器绝缘层绝缘层PCB滤滤波波器器第91页，共93页，编辑于2022年，星期三本章作业：本章作业：5.15 5.16 5.15 5.16第92页，共93页，编辑于2022年，星期三 设计一个滤波器，截止频率为2MHz，在1MHz以下的最低衰减为20dB，电源阻抗和负载阻抗为600。1.5mm厚铝板，对距离10cm处的带有高压电容的LC高频回路进行屏蔽，试求工作频率分别是1MHz和5MHz时，铝板的屏蔽效能 第93页，共93页，编辑于2022年，星期三