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      噪聲對策指南

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      在上次的第二講中,我們向大家說明了數字信号中的高頻成分是影響數字設備性能的主要原因,容易形成噪聲。 因此,如果使用低通濾波器,就可以讓低頻信号通過,阻止高頻信号,從而去除噪聲。      
      低通濾波器的組成元件有電感(線圈)和電容。電感特性如第一種所示,相對于低頻部分(類似電阻:阻抗越高信号越難通過)阻抗也較低,頻率越高阻抗也越高。

      式1  |Z|=2π∙f∙L  (Z:阻抗 f:頻率  L:電感値)

      因此,如果将電感串聯插入噪聲通道,頻率較低的信号成分将容易通過,頻率較高的噪聲成分将不易通過。

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      圖1 電感作為低通濾波器的工作特性

      另一方面,電容的特性與電感恰恰相反,頻率越低阻抗越高,頻率越高阻抗越低。

      式2  |Z|=1/(2π∙f∙C)   (Z:阻抗 f:頻率 C:靜電容量)

      低通濾波器如果要利用該特性,就需要将電容插入噪聲通道與地線之間。如此一來,低頻信号能夠照常通過,高頻噪聲成分因接地側的阻抗較低,将流向接地側,從而達到降噪效果。

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      圖2 電容作為低通濾波器的工作特性

      上述兩種元件是最簡單的低通濾波器,可以通過相互的組合,構成高性能的低通濾波器。

       

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      圖3顯示了組成濾波器的元件數與濾波器頻率特性之間的關系。想知道什麼是插入損耗,可以看一下圖中各濾波器的信号衰減量,圖越往下衰減量越多。從圖上我們可以看到,濾波器中的元件越多,頻率特性的斜率就越大。元件較少的濾波器的頻率特性範圍較窄(斜率較小),衰減頻率及通過頻率的選擇度較低,有可能導緻部分信号衰減或者噪聲沒有徹底去除。另一方面,元件較多的濾波器的頻率特性範圍較寬(斜率較大),頻率的選擇度較高,信号可以在幾乎不衰減的狀态下去除噪聲。

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      圖3 濾波器元件數與頻率特性

      EMI濾波器較多是參考了低通濾波器的原理制作而成,為了提高除噪效果,經過了反複多次設計驗證。
      下一講開始,将向大家介紹EMI濾波器的相關内容。

       

      擔當:村田制作所 三屋 康宏

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