连载 | 村田静噪小课堂 : 噪声问题复杂化的因素[一]
来源:Murata村田中国 发布时间:2021-09-14 分享至微信

同学们,

《静噪基础课程》本期继续开讲!

上一章介绍的是

产生电磁噪声的机制

那么,有哪些因素会使噪声问题复杂化呢?


第 3 章
   噪 声 问 题 复 杂 化 的 因 素   



第1章 为什么需要EMI静噪滤波器

第2章 产生电磁噪声的机制

第3章 噪声问题复杂化的因素

3-1.简介

3-2.谐振和阻尼

  • 3-2-1. 并联谐振和串联谐振

  • 3-2-2. 关于谐振电路EMC措施的问题

  • 3-2-3. 数字电路连接至谐振电路时

  • 3-2-4. 无电感器或电容器的情况下产生谐振的示例

  • 3-2-5. 电阻器及铁氧体磁珠的阻尼作用

  • 3-2-6. 数字信号的阻尼

3-3.噪声的传导和反射

3-4.源阻抗

3-5.小结

3-1
简 介


第2章介绍了产生电磁噪声的机制,并特别详细地介绍了数字电路中产生的噪声。


要应对电子设备噪声干扰,不仅需要了解噪声源,还必须知晓传输路径和天线的特征本章节详细介绍了其中的传输路径。


在此之前,已经通过较为简单的表述解释了噪声的产生(谐波除外)。但是,在解释噪声传输和发射的机制时,会提及传输理论、电磁学和天线理论中使用的术语(如图3-1-1所示)。如果不理解这些术语,就无法处理噪声问题。


图3-1-1 第3章将要介绍的内容


因此,本章节将(尽量使用较少的公式)解释这些术语,并介绍关于噪声的重要课题,如谐振和阻尼、噪声传导和反射以及源阻抗。


3-2
谐振和阻尼


在产生噪声或接收到噪声感应时,谐振是一个重要因素。

如果电路中包含意外建立的谐振电路,则会在谐振频率处产生非常大的电流或电压,更易产生噪声干扰。尽可能消除电路中的谐振是很重要的。如果要抑制谐振,需使用阻尼电阻器。

本章节将介绍谐振和阻尼电阻器。



3-2-1. 并联谐振和串联谐振


(1) LC谐振电路


谐振指的是电路中的感应电抗和电容电抗在特定频率处相互抵消,这个特定频率就叫做“谐振频率”。


尽管能产生电抗(阻抗的虚数分量)的典型元件是电感器 (线圈) 和电容器,但任何其他元件,甚至连简单的导线都可以是产生谐振的要素,因为它们仍具有非常小的电抗。


(尽管除上述元件之外,天线、平行板、传输路径等也可能导致与EMC相关的谐振,但此处我们只着重于电感器和电容器产生的LC谐振。)


(2) 谐振电路的阻抗


如图3-2-1所示,谐振电路分两种: 串联谐振和并联谐振。根据图3-2-2中的计算示例,串联谐振使阻抗降至较低值(理论上为零),而并联谐振使阻抗升到超高值(理论上为无穷大)。

图3-2-1 串联谐振和并联谐振


图3-2-2 谐振电路的阻抗(该图表示电抗在数轴上的大小)


(3) 电抗抵消为零


如图3-2-3所示,电感器电抗和电容器电抗的量值在谐振频率处变为相等,两者相互抵消,最终相加之和为零。


图3-2-3 串联谐振使阻抗降至较低值的机制


图3-2-3解释了串联谐振的情形;如果是并联谐振,则将电抗替换为电纳(导纳的虚数成分),会出现电纳在谐振频率处被抵消为零。因此,阻抗升到超高值,这很容易理解。


(4) 谐振频率


无论是串联谐振还是并联谐振,都可以通过以下公式估算出谐振频率ƒ0。在图3-2-2的示例中,ƒ0约为50MHz。


公式3-2-1


(5) 谐振Q


谐振强度可通过指数Q(质量因子)来表示。Q越高表示谐振越强。指数Q也是用作表示电容器和电感器性能的指数。存在这样一种关系: 当使用Q值较大的电容器或电感器时,所建立谐振电路的Q值也较大。


如何估算Q值将在章节3-2-5中作解释。


(6) 电容器和电感器的自谐振


在高频范围内使用电容器或电感器时,由于其固有的寄生成分,电容器或电感器本身会在特定频率处导致谐振。这就叫做自谐振。


自谐振将在第6章中进一步讲述。


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