連載?|?村田靜噪小課堂?:?噪聲問題復雜化的因素[二]

時間：2021-10-12 15:21:33

關鍵字：噪聲

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[導讀]同學們,《靜噪基礎課程》本期繼續(xù)開講！上一章介紹的是產(chǎn)生電磁噪聲的機制有哪些因素會使噪聲問題復雜化呢？第3?章??噪聲?問題復雜?化?的因素???第1章為什么需要EMI靜噪濾波器第2章產(chǎn)生電磁噪聲的機制第3章噪聲問題復雜化的因素3-1.簡介3-2.諧振和阻尼3-2-1.并聯(lián)諧振和...

同學們,

《靜噪基礎課程》本期繼續(xù)開講！

上一章介紹的是

產(chǎn)生電磁噪聲的機制

有哪些因素會使噪聲問題復雜化呢？

第 3 章
噪聲問題復雜化的因素

第1章為什么需要EMI靜噪濾波器

第2章產(chǎn)生電磁噪聲的機制

第3章噪聲問題復雜化的因素

3-1.簡介

3-2.諧振和阻尼

3-2-1. 并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振
3-2-2. 關于諧振電路EMC措施的問題
3-2-3. 數(shù)字電路連接至諧振電路時
3-2-4. 無電感器或電容器的情況下產(chǎn)生諧振的示例
3-2-5. 電阻器及鐵氧體磁珠的阻尼作用
3-2-6. 數(shù)字信號的阻尼

3-3.噪聲的傳導和反射

3-4.源阻抗

3-5.小結

3-2諧振和阻尼

3-2-2. 并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振

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(1) 諧振電路放大電壓

如果電路中存在意外產(chǎn)生的諧振，阻抗會在諧振頻率處發(fā)生顯著變化，導致較大的電流或電壓，這會是產(chǎn)生噪聲干擾的一個原因。例如，從外側向圖3-2-2(a)中計算的串聯(lián)諧振電路輸入交流信號。

圖3-2-2 諧振電路的阻抗（該圖表示電抗在數(shù)軸上的大?。?/span>

如圖3-2-4所示，當使用輸出阻抗為50Ω的信號發(fā)生器施加電壓恒定（振幅0.5V）的信號時，電容器會在50MHz諧振頻率處產(chǎn)生比輸入信號高數(shù)倍的電壓。

圖3-2-4 諧振電路的頻率特征示例（計算值）
在這種情況下，電容器或電感器上產(chǎn)生的電壓達到輸入電壓與Q的乘積。如何估算Q值將在章節(jié)3-2-5中作解釋。圖3-2-4的的情況表明Q = 6.3。

(2) 諧振電路可能意外產(chǎn)生

圖3-2-4中的測試電路包括一個電容器和一個電感器，其中使用的常數(shù)為數(shù)字電路中通常會產(chǎn)生的值。例如，數(shù)字IC的輸入端子具有不同pF的浮動靜電容量。線路的電感約為1uH/米。

因此，如果將約1m的電纜連接至數(shù)字IC的輸入端子（將其連接至外部傳感器等），就會產(chǎn)生此處所示的諧振電路。

如果誤將導體連接至此點，就會成為噪聲發(fā)射的原因之一。

(3) 在輸入電壓很小的情況下內部電壓升高

如圖3-2-2(a)所示，串聯(lián)諧振電路的阻抗在諧振頻率處達到較低值。因此，您可能簡單地認定電壓降低。但實際上電壓為什么會升高呢？

圖3-2-5顯示了電壓的分解。諧振電路入口處（電阻器和電感器的中點）處的電壓確實降低到非常小的水平。但是，由于阻抗降低，電流變大了。因此，諧振電路內產(chǎn)生了比所施加電壓更高的電壓。

???圖3-2-5 諧振電路不同位置的電壓（計算值）

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在電容器接收一定電壓時，為什么諧振電路入口處的電壓會消失？

此時，電感器也像電容器一樣，接收了完全相同的電壓。因為此電壓的方向與電容器電壓的方向相反，所以在諧振電路入口處幾乎察覺不到任何電壓。

(4) 諧振電路各點的電壓完全不同

當電路發(fā)生諧振時，電路各點的電壓相差很大。即使某點的電壓測量值似乎表明噪聲有所減弱，但整個噪聲發(fā)射的測量值也可能保持不變甚至有所升高。所以需要注意這樣的情況。

上面的例子是關于串聯(lián)諧振電路的情形。

如果是并聯(lián)諧振電路，流經(jīng)電容器和電感器的電流會比輸入信號的電流更高。因為這種電流也是產(chǎn)生噪聲的原因之一，所以在并聯(lián)諧振電路的情況下也需要注意。

3-2.諧振和阻尼 - 重點內容

√ 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：第三章參考文獻及下載

[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電源靜噪和去耦應用手冊 (點擊下載PDF: 3.5MB) ，Murata Manufacturing Co., Ltd. Catalog C39C, 2010