滤波器的作用_12v滤波器_第11章 滤波技术

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第11章 滤波技术

一、电磁干扰滤波的概念
采用滤波器可以达到分离信号、抑制干扰的目的。 采用滤波器可以显著减小传导干扰的电平。干扰频谱成 份一般不同于有用信号的频率，滤波器对这些与有用信 号频率不同的成分具有良好的抑制作用，从而达到抑制 干扰的目的。 滤波器的作用是仅允许工作必须的信号频率通过， 而对工作不必须的信号频率有很大的衰减作用，这样就

使产生干扰的机会减为最少。

滤波器的作用
信号滤波器

电源滤波器

切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，，与屏蔽共同构 成完善的干扰防护。

信号滤波器和电源滤波器
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安装在电源线上的滤波器称为电源线干扰滤 波器
? 电源滤波器除了要保证满足安全方面的要求外，还要

注意当负载电流较大时，电路中的电感不能发生饱和 （导致滤波器性能下降）
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安装在信号线上的滤波器称为信号线干扰滤 波器
? 信号滤波器还要考虑滤波器不能对工作信号有严重的

影响，不能造成信号的失真

干扰滤波器和一般信号滤波器的区别
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滤波器中用的L、C 元件，通常需要处理和承受相当大的无功电 流和无功电压，即它们必须具有足够大的无功功率容量； 信号处理中用的滤波器，通常总是按阻抗完全匹配状态设计的， 所以可以保证得到预想的滤波特性。但是，在EMC 设计中，很难 做到这点，有时滤波器还不得不在失配状态下运行，因此，必须 认真考虑它们的失配特性，以保证它们在0.15~30 MHz 范围内， 能得到足够好的滤波特性； 在EMC 设计中，滤波器主要是用来抑制因瞬态噪声或高频噪声造 成的EMI，所以，对滤波器所用的L、C 元件寄生参数的控制，要 求比较苛刻。因而，对EMI 滤波器的制作与安装均必须认真对待； EMI 滤波器虽然是抗电磁干扰的重要元件，但是，使用时必须仔 细了解其特性，并正确使用，否则，不但收不到应有的效果，而 且有时还会导致新的噪声。

二、滤波器的分类
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按滤波器对频率的选择性能来分类，则可分为低通、高通、 带通和带阻四种滤波器； 按频带来分：低频、高频、甚高频、超高频和微波滤波器； 按网络中是否含有电源来分：有源和无源滤波器。前者系含 有源元件组成的滤波电路，而后者仅由无源元件组成； 按组成滤波器的元件特征来分：LC 滤波器，晶体滤波器， 机械滤波器，陶瓷滤波器，螺旋滤波器等； 按滤波器的功能来分：反射滤波器和吸收滤波器两类；
? 反射滤波器能阻止有用频带以外的其它成分通过并把它们反射回信

号源； ? 吸收滤波器则是将把不需要的成分吸收，以达到滤波的目的。
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据滤波器的应用特点分：信号选择滤波器和EMI（电磁干扰） 滤波器两大类。
干扰滤波器一定不能采用有源滤波器

干扰滤波器的种类
衰减 低通 衰减 高通

3dB
截止频率

衰减

带通

衰减

带阻

低通滤波器用得最多的原因
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电磁干扰大多为频率较高的信号，因为频率 越高的信号越容易辐射和耦合 数字电路中许多高次谐波是电路工作所不需 要的，必须滤除，以防止对其它电路的干扰 电源滤波器多为低通滤波器

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高通滤波器用在干扰频率比信号频率低的场合，如在一些 靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。 带通滤波器用在信号频率仅占较窄带宽的场合，如通信接 收机的的天线端口上要安装带通滤波器，仅允许通信信号 通过。 带阻滤波器用在干扰频率带宽较窄，而信号频率较宽的场 合，如距离大功率电台很近的设备电缆端口处要安装阻带 频率等于电台发射频率的带阻滤波器。

低通滤波器类型
T

C

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L

反?

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1．电容滤波器
C

实际电容滤波器的等效电路

实际电容滤波器的频响特性曲 线

2．电感滤波器
L

实际电感滤波器的等效电路及频响特性曲线

差模扼流圈

单根线圈绕在磁损较大的铁芯上，串联在单根导线上

共模扼流圈

两个相同的线圈绕在同一个磁损较小的铁氧体芯上，可插入两根 信号线中，同时抑制两根线上的共模噪声。

3．电源滤波器

对于交流和直流均适用，同时对差模干扰和共模干扰起作用

典型的实际电源滤波器

三、滤波电路的选择
源阻抗 高 高 低 低 电路结构 C、?、多级? ?、多级? 反?、多级反? L、多级L 负载阻抗 高 低 高 低

规律：电容对应高阻，电感对应低阻 在实际中，哪一种滤波器有效主要靠试验的结果确定

四、滤波器的特性参数
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频率特性
? 频率特性是指滤波器对频率的响应特性，表征频率特性的参数有带

通滤波器的中心频率，低通和高通滤波器的截止频率

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额定电流
? 额定电流一般指滤波器使用时允许流过的最大工作电流值

额定电压
? 额定电压指使用时允许加在滤波器上的电压的最大值

工作环境温度
? 滤波器对其使用的环境温度也有一定的要求。否则将导致组成滤波

器的元件的性能下降或者失效

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插入损耗
? 插入损耗是滤波器重要的电气性能参数

插入损耗的定义
插入损耗是指设备在插入滤波器前和插入滤波器后承受 的电磁干扰的电平之比。

EMI 滤波器的插入损耗越高，对电磁干扰信号的抑制作用就越强。

共模电流和差模电流
~

~

电缆上的干扰按照干扰电流的流动路径分为共模干扰电流和差 模干扰电流两种，由于对这两种干扰电流的滤波方法不相同，因此 在进行滤波设计之前必须了解所面对的干扰电流的种类

五、信号滤波器的安装
有屏蔽的场合：在屏蔽界面上 无屏蔽的场合： 滤波器靠近被滤 波导线的靠近器 件或线路板一端
面板滤波器 板上滤波器

板上滤波器的注意事项

滤波器要并排安装 为滤波设置干净地

滤波器靠近接口

在接口处设置档板

线路板的干净地与金属机 箱或大金属板紧密搭接

面板安装滤波器注意事项
滤波器与面板之 间必须使用电磁 密封衬垫！

六、电源线滤波器的安装
PCB
滤波器

输入线过长

错误一：滤波器与电源端口之间的连线过长
输入、输出耦合

PCB
滤波器

错误二：滤波器的输入/输出线靠得过近

电源线滤波器的错误安装
PCB 滤波器
绝缘漆 接地线

滤波器通过细线接地，高频效果很差！
正确的接地方式： 滤波器的金属外壳一定要大面积地贴在金属机箱的导电表面上。

滤波器的正确安装
PCB
电源
滤 波 器

PCB

滤波电路

? 滤波器直接接地尽量短
? 输入、输出线隔离

滤波器安装在线路板上时， 在电源线入口处增加一只高 频共模滤波器



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