PCB電路板濾波相關設計

發表時間:2018-11-23 16:15:52 人氣:611

本節主要介紹了濾波電路、濾波電路工作原理、濾波器件的種類、濾波電路的方式以及濾波電路特殊的布局布線。


1.濾波電路

濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波,一般由電抗元件組成,如在負載電阻兩端并聯電容器C,或與負載串聯電感器L,以及由電容,電感組成而成的各種復式濾波電路。

濾波是信號處理中的一個重要概念。濾波分經典濾波和現代濾波。

經典濾波的概念,是根據傅里葉分析和變換提出的一個工程概念。根據高等數學理論,任何一個滿足一定條件的信號,都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。換句話說,就是工程信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過,而阻止另一部分頻率成分通過的電路,叫做經典濾波器或濾波電路。


2.濾波電路工作原理

當流過電感的電流變化時,電感線圈中產生的感應電動勢將阻止電流的變化。當通過電感線圈的電流增大時,電感線圈產生的自感電動勢與電流方向相反,阻止電流的增加,同時將一部分電能轉化成磁場能存儲于電感之中;當通過電感線圈的電流減小時,自感電動勢與電流方向相同,阻止電流的減小,同時釋放出存儲的能量,以補償電流的減小。因此經電感濾波后,不但負載電流及電壓的脈動減小,波形變得平滑,而且整流二極管的導通角增大。

在電感線圈不變的情況下,負載電阻愈小,輸出電壓的交流分量愈小。只有在RL>>ωL時才能獲得較好的濾波效果。L愈大,濾波效果愈好。

另外,由于濾波電感電動勢的作用,可以使二極管的導通角接近π,減小了二極管的沖擊電流,平滑了流過二極管的電流,從而延長了整流二極管的壽命。


3.濾波電路

在EMC設計中,濾波的作用基本上是衰減高頻噪聲,所以濾波器通常都設計為低通濾波器,濾波電路的典型結構形式如圖。

 

圖片11.png

圖(a)為電感濾波器,適用于高頻時源阻抗和負載阻抗較小的場合。

圖(b)為電容濾波器,適用于高頻時源阻抗和負載阻抗較大的場合。

圖(c)和(d)為T型濾波器,前者適用于高頻時源阻抗較小?負載阻抗較大的場合;后者適用于高頻時源阻抗較大?負載阻抗較小的場合。

圖(e)為∏型濾波器,適用于高頻時源阻抗和負載阻抗均較大的場合。

圖(f)為T型濾波器,適用于高頻時源阻抗和負載阻抗都比較小的場合。

濾波電路的布局與布線

濾波電路在布局布線時必須嚴格注意:

1. 濾波電路的地應該是一個低阻抗的地,同時不同的功能電路之間不能存在共地阻抗;

2. 濾波電路的輸入/輸出不能相互交叉走線,應該加以隔離;

3. 在濾波電路的設計中,同時應該注意使信號路徑最短?盡量簡潔;盡量減小濾波電容的等效串聯電感和等效串聯電阻;

4. 接口濾波電路應該盡量靠近接插件。


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