連載?|?村田靜噪小課堂?:?第二章小結
時間：2021-10-12 15:27:47
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[導讀]同學們,《靜噪基礎課程》本期繼續(xù)開講！上一堂課介紹了電流諧波和電壓諧波那么，如何很好地控制諧波呢？第2?章??產生電磁噪聲的機制??第1章為什么需要EMI靜噪濾波器第2章產生電磁噪聲的機制2-1.簡介2-2.噪聲源2-3.數字電路產生的噪聲2-4.數字信號中的諧波2-4-1.諧波...
同學們,《靜噪基礎課程》本期繼續(xù)開講！
上一堂課介紹了電流諧波和電壓諧波那么，如何很好地控制諧波呢？
第 2?章
? ? 產 生 電 磁 噪 聲 的 機 制 ? ?
第1章 為什么需要EMI靜噪濾波器第2章 產生電磁噪聲的機制2-1.簡介2-2.噪聲源2-3.數字電路產生的噪聲2-4.數字信號中的諧波
2-4-8. 通過EMI靜噪濾波器消除諧波
(1) EMI靜噪濾波器消除能夠導致噪聲的諧波
使用EMI靜噪濾波器（如鐵氧體磁珠等）可以徹底消除數字電路中不需要的諧波，從而抑制來自諧波的噪聲。EMI靜噪濾波器及其使用方法將在單獨的章節(jié)中進一步講述；本章僅提供一個關于其作用的示例。
盡管可以通過使用慢速IC（如前所述）或者電阻器等通用部件減緩上升時間，進而在一定程度上實現抑制諧波，但使用EMI靜噪濾波器能過獲得更多效果。即使信號波形看起來相同，但噪聲抑制效果還是可能有10dB或更多的區(qū)別。(2) 使用20MHz時鐘脈沖信號的50MHz截止濾波器
圖2-4-16顯示了使用EMI靜噪濾波器消除20MHz時鐘脈沖發(fā)生器噪聲的試驗示例。
在此對比了使用三端子電容器的情形和使用截止頻率為50MHz的π型濾波器（具有急劇變化的頻率特征）的情形。盡管兩種情況下的減噪效果都很出色，但可以發(fā)現信號波形的變化和上升時間并不一定與噪聲抑制效果相符。π型濾波器似乎能夠在保持脈沖式信號波形和上升時間的同時消除噪聲。
圖2-4-16?通過EMI靜噪濾波器消除諧波的示例
(3)?示波器或頻譜分析儀上的噪聲看起來不一樣
這是因為相對較低的頻率成分在單個波形中比較顯眼，而相對較高的頻率成分在噪聲測量中比較顯眼。由于單個波形的觀察結果顯示了所有頻率相加之后的波形，幅值較大的低次諧波會施加更強烈的影響。相反，噪聲測量離散地觀察每個頻率，而且由于其容易由更小的天線發(fā)射，更多地受到了高（高次）頻率的影響。
(4)?用于信號的EMI靜噪濾波器
如果使用具有急劇頻率變化特征的濾波器，就像圖2-4-16所示π型EMI靜噪濾波器，就能在保持信號質量的同時有效抑制噪聲。
這種EMI靜噪濾波器將在后續(xù)章節(jié)中進一步講述。2-4.數字信號中的諧波 - 重點內容
√ 數字信號是由諧波組成的。√?數字波形是由低次諧波保持的。不需要的高次諧波容易產生噪聲。√?上升時間顯著影響著高次諧波的電平。√?EMI靜噪濾波器可以有效消除不需要的諧波。
2-5第二章小結第2章介紹電子設備的噪聲源概況，特別是進一步說明由數字電路造成的噪聲的機制，這種機制經常會產生問題。
本章節(jié)所述的課題關系如下:
圖2-5-1?本章節(jié)的課題關系
如圖2-5-2所示，有三種電子設備噪聲源的案例。
數字電路是典型的可以發(fā)射(i)和(ii)的噪聲的電路。
數字電路通過各種稱為諧波的頻率成分而工作。此電流不僅在信號線中流動，也在電源和接地中流動。但是如圖2-5-3所示，如果有任何外泄，將會變成噪聲。圖2-5-3?數字電路的EMC設計
為充分利用數字電路，需要對信號和電源進行EMC設計，如圖2-5-3所示。
本章說明此EMC設計所需的基本原理。
第二章[參考文獻]
上一堂課介紹了電流諧波和電壓諧波那么，如何很好地控制諧波呢？
第 2?章
? ? 產 生 電 磁 噪 聲 的 機 制 ? ?
第1章 為什么需要EMI靜噪濾波器第2章 產生電磁噪聲的機制2-1.簡介2-2.噪聲源2-3.數字電路產生的噪聲2-4.數字信號中的諧波
- 2-4-1. 諧波的本質
- 2-4-2. 諧波的復合波形
- 2-4-3. 諧波頻率的趨勢
- 2-4-4. 信號上升時間的影響
- 2-4-5. 波形占空比對諧波的影響
- 2-4-6. 電壓諧波和電流諧波
- 2-4-7. 諧振產生的脈沖波形變化的影響
- 2-4-8. 通過EMI靜噪濾波器消除諧波
- 附錄：第二章參考書目
- 下載：《數字IC電源靜噪和去耦應用手冊》
2-4-8. 通過EMI靜噪濾波器消除諧波
(1) EMI靜噪濾波器消除能夠導致噪聲的諧波
使用EMI靜噪濾波器（如鐵氧體磁珠等）可以徹底消除數字電路中不需要的諧波，從而抑制來自諧波的噪聲。EMI靜噪濾波器及其使用方法將在單獨的章節(jié)中進一步講述；本章僅提供一個關于其作用的示例。
盡管可以通過使用慢速IC（如前所述）或者電阻器等通用部件減緩上升時間，進而在一定程度上實現抑制諧波，但使用EMI靜噪濾波器能過獲得更多效果。即使信號波形看起來相同，但噪聲抑制效果還是可能有10dB或更多的區(qū)別。(2) 使用20MHz時鐘脈沖信號的50MHz截止濾波器
圖2-4-16顯示了使用EMI靜噪濾波器消除20MHz時鐘脈沖發(fā)生器噪聲的試驗示例。
在此對比了使用三端子電容器的情形和使用截止頻率為50MHz的π型濾波器（具有急劇變化的頻率特征）的情形。盡管兩種情況下的減噪效果都很出色，但可以發(fā)現信號波形的變化和上升時間并不一定與噪聲抑制效果相符。π型濾波器似乎能夠在保持脈沖式信號波形和上升時間的同時消除噪聲。
圖2-4-16?通過EMI靜噪濾波器消除諧波的示例
(3)?示波器或頻譜分析儀上的噪聲看起來不一樣
這是因為相對較低的頻率成分在單個波形中比較顯眼，而相對較高的頻率成分在噪聲測量中比較顯眼。由于單個波形的觀察結果顯示了所有頻率相加之后的波形，幅值較大的低次諧波會施加更強烈的影響。相反，噪聲測量離散地觀察每個頻率，而且由于其容易由更小的天線發(fā)射，更多地受到了高（高次）頻率的影響。
(4)?用于信號的EMI靜噪濾波器
如果使用具有急劇頻率變化特征的濾波器，就像圖2-4-16所示π型EMI靜噪濾波器，就能在保持信號質量的同時有效抑制噪聲。
這種EMI靜噪濾波器將在后續(xù)章節(jié)中進一步講述。2-4.數字信號中的諧波 - 重點內容
√ 數字信號是由諧波組成的。√?數字波形是由低次諧波保持的。不需要的高次諧波容易產生噪聲。√?上升時間顯著影響著高次諧波的電平。√?EMI靜噪濾波器可以有效消除不需要的諧波。
2-5第二章小結第2章介紹電子設備的噪聲源概況，特別是進一步說明由數字電路造成的噪聲的機制，這種機制經常會產生問題。
本章節(jié)所述的課題關系如下:
圖2-5-1?本章節(jié)的課題關系
如圖2-5-2所示，有三種電子設備噪聲源的案例。
- 信號
- 電源
- 浪涌
數字電路是典型的可以發(fā)射(i)和(ii)的噪聲的電路。
數字電路通過各種稱為諧波的頻率成分而工作。此電流不僅在信號線中流動，也在電源和接地中流動。但是如圖2-5-3所示，如果有任何外泄，將會變成噪聲。圖2-5-3?數字電路的EMC設計
為充分利用數字電路，需要對信號和電源進行EMC設計，如圖2-5-3所示。
本章說明此EMC設計所需的基本原理。
第二章[參考文獻]
- [Japanese] EMC設計技術 -基礎編，(社)エレクトロニクス実裝學會, 電磁特性技術委員會編 2004
- Introduction to Electromagnetic Compatibility Clayton，R. Paul，John Wiley
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