静噪基础教程——如何正确使用数字电路噪声抑制产品

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EMI静噪滤波器已经广泛用于解决数字设备对收音机、电视和其他设备造成的噪声问题。本主题提供了正确使用典型EMI静噪滤波器的示例:电容器、电阻器和铁氧体磁珠。此外,该主题还解释了不同设置中噪声抑制效果存在差异的原因。

1-1.简介

在我的大学时期,每当在计算机旁收听调频收音机时,收音机总会发出噪声。当时,我并不知道原因所在,甚至从未想过加入公司后我会面临这个问题。当我开始涉足实际的噪声抑制工作时,往往非常困难,有时甚至花费数月时间。主要原因在于:

(1)不知道噪声是从哪里产生的(噪声源)以及噪声是如何传导的;
(2)适当的噪声抑制方法难以掌握。
当正确的噪声抑制方法尚未明确时,各种想法在我脑海中闪现:例如,也许当时处理的零部件是错误的,我应该处理另一个零部件。某种噪声抑制方法(如滤波)对一套设备有效,却对另一套设备不起作用,也并非罕见事件,令我有些不知所措。

因此,我觉得有必要探讨系统化的噪声抑制方法进以及正确的滤波器选择方法。作为我研究的一部分,我研究了不同电路对相同噪声滤波器的噪声抑制效果差异的原因和其他因素,并将其作为具体示例进行了总结。本文将进行详述。

1-2.数字信号噪声的成因及对策

在我学生时代碰到的噪声中,计算机的时钟频率约为4MHz。但是,例如在日本,用于调频广播的频段为76MHz或更高。噪声源的时钟频率不会与广播频率重叠。那问题为什么会出现呢?数字信号是由基波正弦波和其整数倍的谐波组成的方波,如图A所示。方波的上升越急剧,其包含的高次谐波分量越高。这意味着实际的数字信号具有与调频广播频带重叠的谐波分量,从而导致调频收音机的声音中产生噪声。

图1:数字信号波形的频率成分

因此,基本的噪声抑制方法就是消除数字信号的谐波。当谐波被消除时,波形的上升时间和下降时间会延迟(波形变形)。因此,必须选择一种滤波器,将谐波消除到不妨碍电路工作的适当程度。

图2:根据频率分离信号和噪声

 

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