同學(xué)們,
《靜噪基礎(chǔ)課程》本期繼續(xù)開(kāi)講!
上一章介紹的是
產(chǎn)生電磁噪聲的機(jī)制
有哪些因素會(huì)使噪聲問(wèn)題復(fù)雜化呢?
第 3 章
噪 聲 問(wèn) 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(jī)制
第3章 噪聲問(wèn)題復(fù)雜化的因素
3-1.簡(jiǎn)介
3-2.諧振和阻尼
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3-2-1. 并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振
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3-2-2. 關(guān)于諧振電路EMC措施的問(wèn)題
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3-2-3. 數(shù)字電路連接至諧振電路時(shí)
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3-2-4. 無(wú)電感器或電容器的情況下產(chǎn)生諧振的示例
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3-2-5. 電阻器及鐵氧體磁珠的阻尼作用
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3-2-6. 數(shù)字信號(hào)的阻尼
3-3.噪聲的傳導(dǎo)和反射
3-4.源阻抗
3-5.小結(jié)
3-2諧振和阻尼
3-2-5. 電阻器及鐵氧體磁珠的阻尼作用
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(1) 串聯(lián)諧振電路的阻尼
可通過(guò)在諧振電路中加入電阻器來(lái)抑制諧振。這種電阻器被稱為阻尼電阻器。圖3-2-10提供了增加阻尼電阻器的一個(gè)示例(在圖中表示為R)。
圖3-2-10 電阻器阻尼作用的示例
當(dāng)如圖3-2-10(a)所示在串聯(lián)諧振中串聯(lián)使用一個(gè)阻尼電阻器時(shí),諧振器的Q可如下推導(dǎo)出來(lái) [參考文獻(xiàn) 1]。
(公式3-2-2)
例如,我們可以把圖3-2-4的測(cè)試中使用的部件常量代入公式中。如果電阻器R的信號(hào)源輸出阻抗為50Ω,可以得出Q = 6.3,表示諧振很強(qiáng)烈。如果電阻器R升高,Q會(huì)變小,從而減弱諧振。因此,可以發(fā)現(xiàn),增加一個(gè)超過(guò)50Ω的電阻器可以減弱諧振。
通常而言,為了抑制諧振,會(huì)慎重選擇電阻器,使Q設(shè)定為1或以下。
(2) 串聯(lián)諧振電路的非振蕩條件
為消除來(lái)自脈沖波形(如數(shù)字信號(hào))的正脈沖信號(hào)、負(fù)脈沖信號(hào)或振鈴,使用滿足以下公式的電阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)LCR串聯(lián)諧振電路的無(wú)振蕩條件。
(公式3-2-3)
公式(2)使Q為0.5或以下。
(3) 并聯(lián)諧振電路的阻尼
相反,當(dāng)如圖3-2-10(b)所示在并聯(lián)諧振中并聯(lián)使用一個(gè)阻尼電阻器時(shí),諧振器的Q可如下推導(dǎo)出來(lái):
(公式3-2-4)
在這種情況下,電阻越小,諧振越弱。
3-2-6. 數(shù)字信號(hào)的阻尼
(1) 阻尼電阻器和阻抗匹配電阻器
在利用阻尼電阻器防止如圖3-2-8所示數(shù)字電路線路導(dǎo)致的諧振時(shí),通常如圖3-2-11所示將其與線路串聯(lián)使用。
圖3-2-11 數(shù)字信號(hào)阻尼
在此期間,電阻越大,諧振抑制效果越好。但是,如果阻尼過(guò)大,會(huì)產(chǎn)生副作用,如信號(hào)衰減和脈沖波形緩慢上升。因此,應(yīng)根據(jù)噪聲抑制與電路運(yùn)作之間的平衡選擇合適的電阻器。如果線路可以視作傳輸線,可利用下一章節(jié)中講述的阻抗匹配方法,以更為簡(jiǎn)便的方式完成這個(gè)操作。
(2) 鐵氧體磁珠的阻尼作用
如章節(jié)2-4-7圖3-2-6和圖3-2-7中的示例,鐵氧體磁珠通常用于EMC對(duì)策中的阻尼。此時(shí),應(yīng)選擇這個(gè)元件,使鐵氧體磁珠的電阻(R)成分在諧振頻率處滿足公式(2)。由于鐵氧體磁珠的阻抗具有頻率特征,諧振可以得到抑制,同時(shí)還會(huì)超小化對(duì)信號(hào)波形的影響。此外,相比電阻器而言,鐵氧體磁珠可吸收更大的直流電流。
3-2.諧振和阻尼 - 重點(diǎn)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(wú)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(wèn)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(xiàn)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
-
數(shù)字IC電源靜噪和去耦應(yīng)用手冊(cè) (點(diǎn)擊下載PDF: 3.5MB) ,Murata Manufacturing Co., Ltd. Catalog C39C, 2010
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