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連載?|?村田靜噪小課堂?:?噪聲問題復(fù)雜化的因素[二]

時(shí)間：2021-10-12 15:21:33
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[導(dǎo)讀]同學(xué)們,《靜噪基礎(chǔ)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(jī)制有哪些因素會(huì)使噪聲問題復(fù)雜化呢？第3?章??噪聲?問題復(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)使噪聲問題復(fù)雜化呢？



第 3 章
噪 聲 問 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措施的問題


  • 3-2-3. 數(shù)字電路連接至諧振電路時(shí)


  • 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(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



3-2-2. 并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振


?????????


(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(huì)在諧振頻率處發(fā)生顯著變化，導(dǎo)致較大的電流或電壓，這會(huì)是產(chǎn)生噪聲干擾的一個(gè)原因。例如，從外側(cè)向圖3-2-2(a)中計(jì)算的串聯(lián)諧振電路輸入交流信號(hào)。



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(dāng)使用輸出阻抗為50Ω的信號(hào)發(fā)生器施加電壓恒定（振幅0.5V）的信號(hào)時(shí)，電容器會(huì)在50MHz諧振頻率處產(chǎn)生比輸入信號(hào)高數(shù)倍的電壓。


圖3-2-4 諧振電路的頻率特征示例（計(jì)算值）
在這種情況下，電容器或電感器上產(chǎn)生的電壓達(dá)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(cè)試電路包括一個(gè)電容器和一個(gè)電感器，其中使用的常數(shù)為數(shù)字電路中通常會(huì)產(chǎn)生的值。例如，數(shù)字IC的輸入端子具有不同pF的浮動(dòng)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(huì)產(chǎn)生此處所示的諧振電路。




如果誤將導(dǎo)體連接至此點(diǎn)，就會(huì)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(nèi)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(dá)到較低值。因此，您可能簡(jiǎn)單地認(rèn)定電壓降低。但實(shí)際上電壓為什么會(huì)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(diǎn)）處的電壓確實(shí)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(nèi)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(jì)算值）


???


在電容器接收一定電壓時(shí)，為什么諧振電路入口處的電壓會(huì)消失？



此時(shí)，電感器也像電容器一樣，接收了完全相同的電壓。因?yàn)榇穗妷旱姆较蚺c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(diǎn)的電壓完全不同



當(dāng)電路發(fā)生諧振時(shí)，電路各點(diǎn)的電壓相差很大。即使某點(diǎn)的電壓測(cè)量值似乎表明噪聲有所減弱，但整個(gè)噪聲發(fā)射的測(cè)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(guān)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(huì)比輸入信號(hào)的電流更高。因?yàn)檫@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(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(xiàn)及下載



  1. [1] [Japanese] 電気理論（第2版），池田哲夫，森北出版 2006


  2. [2] High-Speed Digital Design: a Handbook of Black Magic，Howard Johnson, Martin Graham，Prentice Hall PTR, 1993


  3. [3] High-Speed Signal Propagation: Advanced Black Magic，Howard Johnson, Martin Graham，Pearson Education, Inc. 2003


  4. [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


  5. 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




下課！


下節(jié)課，記得相約在靜噪基礎(chǔ)小課堂喲~




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