第六章滤波技术课件.ppt

1、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、电子设备抑制电气、电

2、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。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。称为滤波器。滤波的基本用途：滤波的基本用途：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：在一定的通频带在一定的通频带内，滤波器的衰减很内，滤波器的衰减很小，能量容易通过。小，能量容易通过。在此通频带之外则衰在此通频带之外则衰减很大，抑制了能量减很大，抑制了能量的传输。的

3、传输。信号滤波器信号滤波器 电源滤波器电源滤波器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；(1)插入损耗（插入损耗（IL）6.1

4、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、体积和重量等。1220lg(dB)UILU 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。(2)

5、(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、带阻四种类按频率特性划分：低通、高通、带通、带阻四种类型。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(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)

6、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

7、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；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）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

8、频率变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；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滤波器应具有足够高的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，其内部部件不会出现饱和效应，更不会被击穿或烧毁；内部部件不会出现饱和效应，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，

9、将两者分离开来。率特性非常陡峭的滤波器，将两者分离开来。u滤波器可视为一个具有输入输滤波器可视为一个具有输入输出两对端子的网络出两对端子的网络(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：211120IUAU212120IIAUZL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221122222112122111IZUIZUUIAUAIIAUAULSS021122UIUA021222UIIASSLSLL

10、 UZAZZAAZAZU222112112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：SLSL UZZZU20u无源滤波器的插入损耗：无源滤波器的插入损耗：LSSLSLZZZAZZAAZAUUIL22211211220lg20lg20ZL滤波网络UgZgU1I1I2U2滤波器的输入阻抗：滤波器的输入阻抗：22222112122111IAUAIIAUAU2221121122222121221111AZAAZAIAUAIAUAIUZLLin1121122222AZAAZAIUZSSout滤波器的输出阻抗（移去滤波器的输出阻抗（移去US和和ZL）：）：2221121122

11、222121221111)()()(AZAAZAIAUAIAUAZIUoutoutS6.3 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、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尖峰噪声、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电路，让基波信号通过，而谐波

12、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）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。电容和电感的作用电容和电感的作用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RCURURRLUCRLRCURLRCRLURLCRLURC1212

13、221/(),1Uj CAj CAU1111221,0,UAAUZLUSZSU1I1I2U2CLSLSZZZCZjIL1lg20（1）并联电容滤波器）并联电容滤波器LSSLSLZZZAZZAAZAIL22211211lg20若若ZL=ZS=R时，则有时，则有2)(1lg10fCRILCRjRZin1CRjRZout1)(1lg102fCRILCRfc120dB/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50R并联电容滤波器的插入损耗频率特性并联电容滤波器的插入损耗频率特性()()50R)(1lg102fCRIL（2）串联电感滤波器：）串联电感滤波器：21

14、220,1AARUSRU1I1I2U2L21112212220lg2A RAA RA RILR)/(1lg102RfLILLjIUIUAA11211211,1LjRZinLjRZout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()()50R)/(1lg102RfLILLRfc20dB/十倍频十倍频L=0.5mH50R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()()50R)/(1lg102RfLIL（3）型滤波器：型滤波器：11121,AAj L22122,1Aj CALC 21/(1)20lg2j L Rj CRLCIL222(2)(/)10lg4

15、LCCRL RCRUgRU1I1I2U2L21112212220lg2A RAA RA RILR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C=100nFL=100H50Rcf40dB/十倍频十倍频222(2)(/)10lg4LCCRL RIL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 反反型滤波器：型滤波器：211111

16、1/()CLLCCLCCZZUZALCZ UZZZZ 12,AjL1211/()1/()LCCLCCUZZAj CZ UZZZ221A反射损耗同反射损耗同型型:21112212220lg2A RAA RA RILRRUSRU1I1I2U2CL4)()2(lg10222RLCRLCIL插入损耗插入损耗(ZS=Zl=R)210lg1()ILfCRC型：型：型：型：222110lg(2)(/)4ILLCCRL RL型：型：210lg1(/)ILfL R型：型：3222210lg(1)()22LLC RILLCCRRT型：型：)22()1lg(1022322CRRCLRLLCIL60dB/十倍频十倍频

17、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

18、行抑制，反而会使之加强210lg(1),2ILkkf3dB截止点：截止点：1k 1c截止角频率：截止角频率：21fRUgRCR=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）s/rad1c2.低通滤波器的设计低通滤波器的设计设预期截止角频率：设预期截止角频率：，则，则 2ccf/(2),abcLLf/(2),abcCCfaaLC、换算后换算后bbLC、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换算带宽与阻抗综合换算210lg(1)ILk或或2baccLffkfLff1Ug

19、1CaUg11La 带宽换算带宽换算(12)cccf,2baccC ffkfCff2bC2bL2aabbkfR CfR Cf 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 Z/abCCZabRZRabLZL210lg(1)ILk(1)RRZ(1)bR RaUgCaRaUgLaRaRa或或fRfLRfLkbbaa2/UgLaRaUgRaRaRa带宽与阻抗综合换算带宽与阻抗综合换算/(2)aabcCCZCf Z/(2)aabcLZLZLf210lg(1)ILk2baabccC ffkfR CRffCaabRZRcbbcaaffRLffRfLk2/)1lg(102cffIL例：设计

20、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。9616.410=6400pF25010bcCCZfL型：型：C型：型：H16H10161050150266ccbffZLL)1lg(102cffIL2,1LCR(2)n级滤波器级滤波器u插入损耗与滤波器阶数（插入损耗与滤波器阶数（L、C器件数）的关系：器件数）的关系：222(22)(2 2)10lg4IL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，插入损耗的斜率阶滤波器，插入损耗的斜率按按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增加滤波器的阶

21、数仅增大了插入损耗的斜率，而不改变滤波插入损耗的斜率，而不改变滤波器的截止频率。器的截止频率。cf210cf10cf310cf410cf204060801 1阶阶2 2阶阶3 3阶阶4 4阶阶fIL410lg(1)UC1L1CU1L11,2,1CLR2232610lg(1 2)()10lg(1)IL三阶原型滤波器：三阶原型滤波器：型型T型：型：1,2,1LCR2232610lg(1 2)()10lg(1)IL1H2F1U11H1F12HU11Fn阶原型滤波器：阶原型滤波器：)1lg(10)1lg(1022nnkIL确定滤波器阶数确定滤波器阶数:2/cff6ndB/倍频倍频10/cff20ndB

22、/10倍频倍频462420至少至少3阶滤波器阶滤波器例例：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2.06icff 要求：要求：6ndB/倍频倍频30dB，则，则n5，取，取n5。153240.618F,2.00F,1.618HCCCLL换算：换算：15(2)43pFbcCCCf Z33(2)138pFbcCCf Z 5级原型滤波器的参数为

23、级原型滤波器的参数为 H58.0)2/(42cbfZLLL72LSRR 5级原型滤波器的参数为级原型滤波器的参数为 F618.1 H,00.2 H,618.042351CCLLL换算：换算：H22.0)2/(51cbfZLLLH72.0)2/(33cbfZLLpF112)2/(42ZfCCCcb72LSRR)(1lg(1010cffIL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：

24、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值按低通滤波器相同的方式进行参数变换式进行参数变换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值取其倒数作为高通原型滤波器对应的波器对应的C值和值和L值值11F2lhlLCL11H2lhlCLCUg11LhUgCh112110lg(1),2.ILkfk)1lg(102ncf

25、fIL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：4,ciff 即即12ndB/4倍频倍频70dB，则，则n6 高通原型元件值：高通原型元件值：113355111.932F,0.518110.518F,1.932110.707F.1.414CLCLCL224466110.707H,1.414110.518H,1.932111.932H.0.518LCLCLC低通原型：低通原型：932.1414.1,518.0432561，CLCLCLdB70,KHz250,600ZMHz,1gILfZfLc6阶低通滤波器阶低通滤波器换算出高通的最终元件值：换算出高通的最终元件值：6

26、11(2)1.932(210600)512pFcCCf Z633(2)0.518(210600)137pFcCCf Z655(2)0.707(210600)188pFcCCf Z622(2)600 0.707(210)67.5 HcLZ Lf644(2)600 0.518(210)49.4 HcLZ Lf666(2)600 1.932(210)184 HcLZ Lf)(1lg(1012ffILc3.4.4 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性2222()1()LCZRXXRLC谐振点：谐振点：1LC1.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

27、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1/LCZ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谐振频率(MHz)F1.7F12.6pF19.3pF33pF60u阻抗频率特性阻抗频率特性陶瓷电容谐振频率及阻抗陶瓷电容谐振频率及阻抗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；1/LC 当角频率当角频率 时，会发生串联谐振，这时电容的阻抗时，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抗特性随频率的升高

28、而增加，滤波效果开始变差。随频率的升高而增加，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感成份 ，所以频率升高后反而阻抗会增大所以频率升高后反而阻抗会增大.并不能明显提高干扰的抑制并

29、不能明显提高干扰的抑制 效果。效果。大电容大电容ZRUgRu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。:kHz GHzf 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，小电容抑制高频干扰。利用小电容弥补大电容高制低频干扰，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

30、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。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Z普通电容普通电容此引线电感起着不良作用，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

31、接的金属件良好搭接接地点要求：接地点要求：穿心电容穿心电容：（馈通电容）：（馈通电容）结构结构：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以穿心电容为基础的馈通滤波器广泛应用于通滤波器广泛应用于RF滤波滤波,单独进出的电单独进出的电缆线滤波。缆线滤波。穿心电容的插入损耗穿心电容的插入损耗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

32、的高频特性。改善滤波器的高频特性。2222()/(1)RLLC谐振点：谐振点：1LC2.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电感实际电感1/LCZ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L222()()LCLCX XZRXX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。关键减小寄生电容关

33、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

34、有源电感 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 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.铁氧体磁

35、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。电感，可以起到滤除高频电磁骚扰的作用。铁氧体的阻抗特性铁氧体的阻抗特性ifjifRZ 2200R铁氧体等

36、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，电感量减小。低频时，影响较大；高频时影响不大。剧下降，电感量减小。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）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

37、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；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、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。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，

38、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，可以相互抵消，磁心不会 饱和。饱和。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

39、出口。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绝缘外套绝缘外套屏蔽层屏蔽层外套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条件下的测试结条件下的测试结果。果。测量极限测量极限 将反射式滤波器与吸收式滤波器串接起来，既有陡峭的频率将反射式滤波器与吸收式

40、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。特性，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fIL030-60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

41、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；fIUL2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，否则对地漏值不能取得过大，否则对地漏电流增加，可能会超出限值而

42、影响人身安全或引起漏电保电流增加，可能会超出限值而影响人身安全或引起漏电保护。护。fUICg2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电压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量法下测得的，应在设备实际需要的插入损耗上再加

43、上20dB的余量。的余量。注意插入损耗的增益问题注意插入损耗的增益问题 在选用信号线滤波器时，应仔细考虑其截止频率。信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号线滤波器的截止频率定义为插入损耗为3dB时的频率。截时的频率。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，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，同时最大限度地滤除不必要的高频干扰。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。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是脉冲的是脉冲的上升上升/下降时间；

44、对于周期性脉冲信号，可以取脉冲重复频下降时间；对于周期性脉冲信号，可以取脉冲重复频率的率的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；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!2.安装安装 位置位置:滤波器应安装在离设备的入口滤

45、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，还与安装有关条件，还与安装有关 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引线应拉开距离，严禁并行走线和交叉走线。尽可能实现走线。尽可能实现屏蔽隔离。屏蔽隔离。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。靠的电气接触，设备的金属机壳应可靠接大地。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滤滤波波器器本章作业：本章作业：5.15 5.165.15 5.16 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