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PCB线上板关于滤波的设计

发布时间:2016-04-01 20:56:32

本节主要介绍了滤波器件的种类、滤波线上的方式以及滤波线上特殊的布局布线。

在明滤波是必不可少的部分。

滤波器件

常用的滤波器件有多种,包括电阻、电感、电容、铁氧体磁珠等。

1.电阻

电阻不能单独用来做滤波的用途,它一般与电容结合起来组成RC滤波网络使用,由于引线电感(ESL)与寄生电容的存在,因此电阻的高低频特性有较大的差异。

2.电感

电感由于引线电阻(ESR)和寄生电容的存在,使电感存在一个自谐振频率fc,电感在低于fc的频率范围内表现为电感的特性,但在高于fc的频率范围内,则表现为电容的特性。

3.电容

电容和电感类似,电容在低频时表现为电容的特性,在高频时表现为电感的特性。

4.铁氧体磁珠

铁氧体磁珠也是滤波常用的器件,用于电磁噪声抑制的铁氧体是一种磁性材料,由铁、镍、锌氧化物混合而成,具有很高的电阻率,较高的磁导率。铁氧体磁珠串接在信号或电源通路上,用于抑制差模噪声,当电流流过铁氧体时,低频电流可以几乎无衰减的通过,但高频电流却会受到很大的损耗,转变成热量散发,铁氧体磁珠可以等效为电阻与电感的串联,但电阻值与电感值都是随频率而变化的。

铁氧体磁珠与普通的电感相比具有更好的高频滤波特性,铁氧体在高频时呈现电阻特性,相当于品质因数很低的电感,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高高频滤波效能。

5.共模电感

共模电感插入传输导线中,可以同时抑制每根导线对地的共模高频噪声。通常的做法是把两个相同的线圈绕在同一个铁氧体环上,铁氧体磁损较小,绕制的方法使得两线圈在流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,对共模电流起到抑制作用,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通相互抵消,几乎没有电感量,所以差模电流可以无衰减地通过。

滤波线上

在EMC设计中,滤波的作用基本上是衰减高频噪声,所以滤波器通常都设计为低通滤波器,滤波线上的典型结构形式如图。

PCB滤波设计

图(a)为电感滤波器,适用于高频时源阻抗和负载阻抗较小的场合。

图(b)为电容滤波器,适用于高频时源阻抗和负载阻抗较大的场合。

图(c)和(d)为T型滤波器,前者适用于高频时源阻抗较小、负载阻抗较大的场合;后者适用于高频时源阻抗较大、负载阻抗较小的场合。

图(e)为∏型滤波器,适用于高频时源阻抗和负载阻抗均较大的场合。

图(f)为T型滤波器,适用于高频时源阻抗和负载阻抗都比较小的场合。

滤波线上的布局与布线

滤波线上在布局布线时必须严格注意:

1. 滤波线上的地应该是一个低阻抗的地,同时不同的功能线上之间不能存在共地阻抗;

2. 滤波线上的输入/输出不能相互交叉走线,应该加以隔离;

3. 在滤波线上的设计中,同时应该注意使信号路径最短、尽量简洁;尽量减小滤波电容的等效串联电感和等效串联电阻;

4. 接口滤波线上应该尽量靠近接插件。

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