[導(dǎo)讀]同學們,《靜噪基礎(chǔ)課程》本期繼續(xù)開講!上一章介紹的是產(chǎn)生電磁噪聲的機制那么,有哪些因素會使噪聲問題復(fù)雜化呢?第3?章??噪聲?問題復(fù)雜?化?的因素???第1章為什么需要EMI靜噪濾波器第2章產(chǎn)生電磁噪聲的機制第3章噪聲問題復(fù)雜化的因素3-1.簡介3-2.諧振和阻尼3-2-1.并聯(lián)...
同學們,
《靜噪基礎(chǔ)課程》本期繼續(xù)開講!
上一章介紹的是
產(chǎn)生電磁噪聲的機制
那么,有哪些因素會使噪聲問題復(fù)雜化呢?
第 3 章
噪 聲 問 題 復(fù) 雜 化 的 因 素
第1章 為什么需要EMI靜噪濾波器
第2章 產(chǎn)生電磁噪聲的機制
第3章 噪聲問題復(fù)雜化的因素
3-1.簡介
3-2.諧振和阻尼
-
3-2-1. 并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振
-
3-2-2. 關(guān)于諧振電路EMC措施的問題
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3-2-3. 數(shù)字電路連接至諧振電路時
-
3-2-4. 無電感器或電容器的情況下產(chǎn)生諧振的示例
-
3-2-5. 電阻器及鐵氧體磁珠的阻尼作用
-
3-2-6. 數(shù)字信號的阻尼
3-3.噪聲的傳導(dǎo)和反射
3-4.源阻抗
3-5.小結(jié)
3-1簡 介
第2章介紹了產(chǎn)生電磁噪聲的機制,并特別詳細地介紹了數(shù)字電路中產(chǎn)生的噪聲。
要應(yīng)對電子設(shè)備噪聲干擾,不僅需要了解噪聲源,還必須知曉傳輸路徑和天線的特征。本章節(jié)詳細介紹了其中的傳輸路徑。
在此之前,已經(jīng)通過較為簡單的表述解釋了噪聲的產(chǎn)生(諧波除外)。但是,在解釋噪聲傳輸和發(fā)射的機制時,會提及傳輸理論、電磁學和天線理論中使用的術(shù)語(如圖3-1-1所示)。如果不理解這些術(shù)語,就無法處理噪聲問題。
圖3-1-1 第3章將要介紹的內(nèi)容
因此,本章節(jié)將(盡量使用較少的公式)解釋這些術(shù)語,并介紹關(guān)于噪聲的重要課題,如諧振和阻尼、噪聲傳導(dǎo)和反射以及源阻抗。
3-2諧振和阻尼
在產(chǎn)生噪聲或接收到噪聲感應(yīng)時,諧振是一個重要因素。
如果電路中包含意外建立的諧振電路,則會在諧振頻率處產(chǎn)生非常大的電流或電壓,更易產(chǎn)生噪聲干擾。盡可能消除電路中的諧振是很重要的。如果要抑制諧振,需使用阻尼電阻器。
本章節(jié)將介紹諧振和阻尼電阻器。
3-2-1. 并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振
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(1) LC諧振電路
諧振指的是電路中的感應(yīng)電抗和電容電抗在特定頻率處相互抵消,這個特定頻率就叫做“諧振頻率”。
盡管能產(chǎn)生電抗(阻抗的虛數(shù)分量)的典型元件是電感器 (線圈) 和電容器,但任何其他元件,甚至連簡單的導(dǎo)線都可以是產(chǎn)生諧振的要素,因為它們?nèi)跃哂蟹浅P〉碾娍埂?/span>
(盡管除上述元件之外,天線、平行板、傳輸路徑等也可能導(dǎo)致與EMC相關(guān)的諧振,但此處我們只著重于電感器和電容器產(chǎn)生的LC諧振。)
(2) 諧振電路的阻抗
如圖3-2-1所示,諧振電路分兩種: 串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。根據(jù)圖3-2-2中的計算示例,串聯(lián)諧振使阻抗降至較低值(理論上為零),而并聯(lián)諧振使阻抗升到超高值(理論上為無窮大)。
圖3-2-1 串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振
圖3-2-2 諧振電路的阻抗(該圖表示電抗在數(shù)軸上的大?。?/span>
(3) 電抗抵消為零
如圖3-2-3所示,電感器電抗和電容器電抗的量值在諧振頻率處變?yōu)橄嗟龋瑑烧呦嗷サ窒?,最終相加之和為零。
圖3-2-3 串聯(lián)諧振使阻抗降至較低值的機制
圖3-2-3解釋了串聯(lián)諧振的情形;如果是并聯(lián)諧振,則將電抗替換為電納(導(dǎo)納的虛數(shù)成分),會出現(xiàn)電納在諧振頻率處被抵消為零。因此,阻抗升到超高值,這很容易理解。
(4) 諧振頻率
無論是串聯(lián)諧振還是并聯(lián)諧振,都可以通過以下公式估算出諧振頻率?0。在圖3-2-2的示例中,?0約為50MHz。
公式3-2-1
(5) 諧振Q
諧振強度可通過指數(shù)Q(質(zhì)量因子)來表示。Q越高表示諧振越強。指數(shù)Q也是用作表示電容器和電感器性能的指數(shù)。存在這樣一種關(guān)系: 當使用Q值較大的電容器或電感器時,所建立諧振電路的Q值也較大。
如何估算Q值將在章節(jié)3-2-5中作解釋。
(6) 電容器和電感器的自諧振
在高頻范圍內(nèi)使用電容器或電感器時,由于其固有的寄生成分,電容器或電感器本身會在特定頻率處導(dǎo)致諧振。這就叫做自諧振。
自諧振將在第6章中進一步講述。
3-2.諧振和阻尼 - 重點內(nèi)容
√ 諧振可以是串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振。
√ 串聯(lián)諧振使阻抗在諧振頻率處降到最低值(理論上為零)。
√ 并聯(lián)諧振使阻抗在諧振頻率處升到超高值(理論上為無窮大)。
√ 在諧振頻率處,由于電壓和電流極大,容易產(chǎn)生噪聲問題。
√ 阻尼電阻器及鐵氧體磁珠可用于抑制諧振。
附:第三章參考文獻及下載
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[1] [Japanese] 電気理論(第2版),池田哲夫,森北出版 2006
-
[2] High-Speed Digital Design: a Handbook of Black Magic,Howard Johnson, Martin Graham,Prentice Hall PTR, 1993
-
[3] High-Speed Signal Propagation: Advanced Black Magic,Howard Johnson, Martin Graham,Pearson Education, Inc. 2003
-
[4] [Japanese] よくわかるプリント板実裝の高速?高周波対策,井上博文,日刊工業(yè)新聞社 2009
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數(shù)字IC電源靜噪和去耦應(yīng)用手冊 (點擊下載PDF: 3.5MB) ,Murata Manufacturing Co., Ltd. Catalog C39C, 2010
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