連載?|?村田靜噪小課堂?:?噪聲問(wèn)題復(fù)雜化的因素[四]

時(shí)間：2021-10-14 17:24:13

關(guān)鍵字：噪聲

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[導(dǎo)讀]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3-2-1.并聯(lián)諧振和...

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

3-2-1. 并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振
3-2-2. 關(guān)于諧振電路EMC措施的問(wèn)題
3-2-3. 數(shù)字電路連接至諧振電路時(shí)
3-2-4. 無(wú)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(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

[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