1.3. Описание lc-фильтров
Фильтры более высокого качества реализуются на основе катушек индуктивности и конденсаторов. В LC-фильтр могут входить также и резисторы. Связь входной и выходной цепей большинства LC-фильтров соответственно с источником сигнала и с нагрузкой производится таким образом, чтобы значения их реактивных или полных сопротивлений были равны.
На рис. 4 приведена схема и амплитудно-частотная характеристика типового Г — образного LC-фильтра нижних частот.
Рис. 4. Схема и АЧХ Г — образного низкочастотного фильтра.
Расчет такого фильтра производится по следующим формулам:
Все LC-фильтры
обладают тем преимуществом, что на
переменном токе конденсаторы и катушки
индуктивности работают взаимообратно,
т.е. при увеличении частоты сигнала
индуктивное сопротивление возрастает,
а емкостное падает. Таким образом, в
LC-фильтре
нижних частот реактивное сопротивление
параллельного элемента при увеличении
частоты сигнала уменьшается и этот
элемент шунтирует высокочастотные
сигналы.
Простой Г — образный фильтр не обеспечивает достаточную крутизну амплитудно-частотной характеристики. Для увеличения крутизны в основную Г-образную структуру вводят дополнительную катушку индуктивности, как показано на рис. 5. Такой фильтр называется Т-образным.
Рис. 5. Т — образный НЧ LC-фильтр.
Крутизну амплитудно-частотной характеристики можно увеличить также путем введения в цепь дополнительного конденсатора. Такой фильтр называется П-образным (рис. 6.).
Рис. 6. П-образный низкочастотный LC-фильтр.
В П — образном фильтре значение индуктивности L такое же, как и в исходной Г-образной структуре, тогда как суммарная емкость конденсаторов С1 и С2 должна быть эквивалентна емкости конденсатора исходной Г — образной структуры. Обычно требуемая общая емкость распределяется между двумя этими конденсаторами поровну таким образом, чтобы каждый из конденсаторов в П — образном фильтре имел емкость, равную половине емкости конденсатора в Г — образном фильтре.
На рис. 7 приведена схема и амплитудно-частотная характеристика типового Г — образногоLС-фильтра верхних частот.
Рис. 7. Схема и АЧХ высокочастотного Г-образного LC-фильтра.
Расчет Г — образного LС-фильтра верхних частот производится по следующим формулам:
В этом фильтре при
увеличении частоты сопротивление
последовательного элемента уменьшается.
Он пропускает высокочастотные сигналы,
а для сигналов низких частот его
реактивное сопротивление велико.
Параллельный элемент оказывает
шунтирующее влияние на сигналы низких
частот, а для высокочастотных сигналов
его реактивное сопротивление велико.
Для увеличения крутизны амплитудно-частотной характеристики в Г — образную структуру можно ввести дополнительный конденсатор, как показано на рис. 8.
Рис. 8. Т — образный высокочастотный LC-фильтр.
Такой фильтр имеет
Т — образную структуру. В Т — образном
фильтре значение индуктивности L
не отличается от ее значения в исходной
Г — образной структуре и все расчетные
формулы остаются такими же. Суммарная
емкость конденсаторов С1 и С2 должна быть эквивалентна емкости
одиночного конденсатора исходной
Г-образной структуры. Обычно эта требуемая
общая емкость распределяется поровну
между двумя конденсаторами так, что Т
— образном фильтре верхних частот каждый
конденсатор имеет емкость, равную
удвоенному значению емкости в Г — образной
структуре.
Крутизну амплитудно-частотной характеристики фильтра можно также повысить путем введения в схему дополнительной катушки индуктивности, как показано на рис. 9, образуя П — образный фильтр.
Рис. 9. П-образный высокочастотный LC-фильтр.
В П — образном
LC-фильтре
значение емкости конденсатора не
изменяется, а суммарная индуктивность
катушек L
Работа
полосно-заграждающего (режекторного)
фильтра основана на различии зависимостей
полных сопротивлений параллельной и
последовательной резонансных цепей от
частоты. Полное сопротивление параллельной
LC-цепи
на резонансной частоте максимально,
тогда как у последовательной цепи оно
минимально.
Рис. 10. Г — образный режекторный LC-фильтр.
На центральной частоте требуемого диапазона полное сопротивление последовательной LC-цепи (она включена параллельно нагрузке) минимально, и она оказывает шунтирующее воздействие и ослабляет сигналы. Полное сопротивление параллельной LC-цепи (которая включена последовательно с нагрузкой) на центральной частоте требуемого диапазона максимально, и она препятствует прохождению сигналов.
Т-образные и П-образные полосно-пропускающие фильтры (рис. 11) обладают более высокой крутизной амплитудно-частотной характеристики.
Расчет полосно-пропускающих LC-фильтров производится по следующим формулам:
Рис.11. Полосовые П- и Т-образные LC – фильтры.
Сглаживающие фильтры.
Емкостной и индуктивный фильтры. Сложные фильтры~ ЛЕКЦИЯ 29 ~
Сглаживающие фильтры
Сглаживающие фильтры служат для уменьшения пульсаций напряжения на нагрузке.
Отношение коэффициента пульсаций на выходе выпрямителя q к коэффициенту пульсаций на нагрузке q1 определяет степень сглаживания выпрямленного напряжения и называется коэффициентом сглаживания фильтра:
S = q / q1.
Расчет коэффициента сглаживания по первой (основной) гармонике проводят по формуле :
,
где Ud1m и Udн1m — амплитуды пульсаций первых гармоник напряжения на входе и выходе фильтра; Udср и Udнср — постоянные составляющие напряжения на входе и выходе фильтра.
Если принять, что потери в фильтре отсутствуют:
DUф = Udср — Udнср = 0,
то коэффициент сглаживания S1 можно определить из выражения:
Сглаживающие фильтры бывают простые и сложные. К простым относятся емкостной и индуктивный фильтры (рис. 2.8, 2.9), к сложным фильтрам относятся: Г-образные и П-образные фильтры. Г-образные фильтры — это RC- и LC-фильтры (рис. 2.10, 2.11). П-образные фильтры представлены CRC- и CLC-фильтрами (рис. 2.12, 2.13).
Для достижения большей степени сглаживания из Г-образных фильтров собирают многозвенные фильтры. Применение в преобразовательной технике нашли и транзисторные фильтры.
Емкостной фильтр
Использованный
в емкостном фильтре конденсатор является реактивным элементом, оказывает малое
сопротивление переменному току и большое — постоянному. В связи с этим его
включают параллельно нагрузке (рис. 2.8). Сглаживающий фильтр совместно
с внешней нагрузкой определяют вид нагрузки выпрямителя. Так, при включении
емкостного фильтра между нагрузкой и выпрямителем общая нагрузка выпрямителя
носит активно-емкостной характер.
Выбор конденсатора для емкостного фильтра
основывается на соотношении:
,
где d1 — круговая частота сигнала основной гармоники.
Рис.2.8. Простой емкостной фильтр.
При таком включении конденсатор шунтирует (закорачивает) нагрузку по переменной составляющей выпрямленного тока и падение напряжения на нагрузке обусловлено протеканием постоянной составляющей Id выпрямленного тока.
Коэффициент сглаживания емкостного фильтра:
S1 = d1 Cф Rн .
Индуктивный фильтр
Индуктивный фильтр (рис. 2.9) в выпрямителе включают последовательно с нагрузкой, так как он оказывает большое сопротивление переменной составляющей протекающего тока.
Рис.
2.9. Простой индуктивный фильтр.
При включении индуктивного фильтра нагрузка носит активно-индукционный характер. Выбор индуктивности для фильтра осуществляют исходя из соотношения:
d1 Lф >> Rн
Это позволяет выделить падение напряжения от переменной составляющей выпрямленного тока на Lф, на Rн будет происходить падение напряжения от постоянной составляющей Id выпрямленного тока.
Коэффициент сглаживания индуктивного фильтра:
где с — частота сигнала питающей сети.
Сложные фильтры
Рассмотрим Г-образный RC-фильтр (рис. 2.10). Параметры этого фильтра выбираются исходя из условия:
.
Коэффициент сглаживания RC- фильтра:
.
Рис.
2.10. Г-образный RC-фильтр.
Недостаток RC-фильтра — потеря мощности на сопротивлении R.
Г-образный LC-фильтр (рис. 2.11) одновременно должен удовлетворять следующим условиям:
Достаточным считается, если:
Рис. 2.11. Г-образный LC-фильтр.
Коэффициент сглаживания Г-образного LC-фильтра:
S1 =ω d12 LфСф — 1 =
ωc2 m2 LфСф — 1.
Из этого выражения, задавшись коэффициентом сглаживания S1, круговой частотой Wd1 и числом фаз выпрямления, можно определить произведение Lф Сф:
Рис.
2.12. П-образный CRC-фильтр.
П-образные фильтры обеспечивают высокое качество сглаживания. Например, коэффициент сглаживания S1П П-образного CRC-фильтра (рис. 2.12) определится произведением коэффициента сглаживания S1 фильтра Сф1 и коэффициента сглаживания S1Г Г-образного фильтра RCф2 :
S1n = S1S1Г.
П-образный CLC-фильтр (рис. 2.13) имеет большие габариты и вес, чем CRC-фильтр, но обеспечивает высокое качество сглаживания.
Рис. 2.13. П-образный CLC-фильтр.
Пример многозвенного фильтра приведен на рис. 2.14. Расчет коэффициента сглаживания многозвенного фильтра осуществляют перемножением коэффициентов сглаживания отдельных звеньев:
S1 = S1I· S1II· S1III · .
.. · S1n .
Рис. 2.14. Многозвенный LC-фильтр.
Кроме пассивных фильтров на элементах С, L, R применяют электронные сглаживающие фильтры на транзисторах. Использование транзисторов обусловлено тем, что сопротивление промежутка коллектор-эмиттер постоянному току (статическое сопротивление), определяемое как Uкэо/Iко в режиме покоя, на 2-3 порядка меньше сопротивления того же промежутка переменному току, равного 1/h2,2.
Рис. 2.15. Схема транзисторного фильтра.
Таким образом, действие транзисторного фильтра (рис. 2.15) аналогично действию индуктивного фильтра, и его включают в схему сглаживающего П-образного фильтра вместо катушки Lф.
Резисторы R1 и R2 необходимы для выбора рабочего режима транзистора. Такой фильтр снижает пульсацию на 2-3 порядка.
ФильтрPi — обзор, работа, конструкция, применение и советы по проектированию
Фильтры обычно используются в силовой и аудиоэлектронике для подавления нежелательных частот.
Существует множество различных типов фильтров, используемых в электронных схемах в зависимости от приложения, но основная концепция всех них одна и та же — удаление нежелательных сигналов. Все эти фильтры можно разделить на два типа: активные фильтры и пассивные фильтры. В активном фильтре используется один или несколько активных компонентов с другими пассивными компонентами, в то время как пассивные фильтры изготавливаются исключительно из пассивных компонентов. Мы уже подробно обсуждали эти фильтры:
- Активный фильтр высоких частот
- Активный фильтр нижних частот
- Пассивный фильтр высоких частот
- Пассивный фильтр нижних частот
- Полосовой фильтр
- Гармонический фильтр
В этом руководстве мы изучим еще один новый тип фильтра, называемый Pi Filter, который очень часто используется в схемах источников питания. Мы уже использовали Pi-Filter в нескольких наших предыдущих проектах источников питания, таких как эта схема 5V 2A SMPS и схема 12V 1A SMPS.
Итак, давайте подробно рассмотрим, что это за фильтры и как их спроектировать.
Пи-фильтр
Пи-фильтр — это тип пассивного фильтра, который состоит в основном из трех компонентов, отличных от традиционных двухэлементных пассивных фильтров. Конструктивное расположение всех компонентов создает форму греческой буквы Pi (π), отсюда и название Pi section Filter .
В большинстве случаев фильтры Pi используются для применения фильтра нижних частот, но возможна и другая конфигурация. Основным компонентом фильтра Pi является конденсатор и катушка индуктивности, что делает его LC-фильтр . В применении фильтра нижних частот фильтр Pi также называется входным фильтром конденсатора, поскольку конденсатор остается на входной стороне в конфигурации нижних частот.
Пи-фильтр как фильтр нижних частот
Пи-фильтр — превосходный фильтр нижних частот, который намного отличается от традиционного LC-фильтра Pi.
Если фильтр Pi предназначен для нижних частот, выходной сигнал остается стабильным с постоянным коэффициентом k.
Конструкция фильтра нижних частот с использованием конфигурации Pi довольно проста. Схема Pi Filter состоит из двух конденсаторов, соединенных параллельно, за которыми следует последовательно соединенная катушка индуктивности, образующая форму Pi, как показано на изображении ниже.
с промежуточным индуктором. Поскольку это фильтр нижних частот, он обеспечивает высокое сопротивление на высоких частотах и низкое сопротивление на низких частотах. Таким образом, он обычно используется в линия передачи для блокировки нежелательных высоких частот.
Конструкция и значения компонентов расчета Pi-фильтра могут быть получены из приведенного ниже уравнения для проектирования Pi-фильтра для вашего приложения.
Частота среза (fc) = 1/ᴫ(LC) 1/2 Значение емкости (C) = 1/Z 0ᴫfc Значение индуктивности (L1) = Z 0 /ᴫfc Где Z 0 — характеристика импеданса в омах, а fc — частота среза.
Пи-фильтр как фильтр верхних частот
Как и фильтр нижних частот, пи-фильтры можно настроить как фильтр верхних частот. В таком случае фильтр блокирует низкую частоту и пропускает высокую частоту . Он также изготовлен с использованием двух типов пассивных компонентов, двух катушек индуктивности и одного конденсатора.
В конфигурации нижних частот фильтр выполнен в виде двух параллельно соединенных конденсаторов с катушкой индуктивности между ними, но в конфигурации верхних частот положение и количество пассивных компонентов становятся прямо противоположными. Вместо одной катушки индуктивности здесь используются две отдельные катушки индуктивности с одним конденсатором.
На приведенном выше изображении схемы фильтра Pi показан фильтр в конфигурации верхних частот, не говоря уже о том, что конструкция также выглядит как символ Pi. Конструкция и значения компонентов фильтра Pi могут быть получены из приведенного ниже уравнения —
.
Частота среза (fc) = 1/4ᴫ(LC) 1/2
Значение емкости (C) = 1/4Z 0ᴫfc
Значение импеданса (L1) = Z 0 /4ᴫfc
Где Z 0 — характеристика импеданса в омах, а fc — частота среза. Преимущества пи-фильтра
Высокое выходное напряжение
Выходное напряжение на пи-фильтре довольно высокое, что делает его подходящим для большинства приложений, связанных с питанием, где требуются высоковольтные фильтры постоянного тока.
Низкий коэффициент пульсаций
Сконфигурирован как фильтр нижних частот В целях фильтрации постоянного тока фильтр Pi является эффективным фильтром, который отфильтровывает нежелательные пульсации переменного тока , поступающие от мостового выпрямителя. Конденсатор обеспечивает низкое сопротивление при переменном токе, но высокое сопротивление при постоянном токе из-за влияния емкости и реактивного сопротивления.
Из-за этого низкого импеданса по переменному току первый конденсатор фильтра Pi обходит пульсации переменного тока, исходящие от мостового выпрямителя. Зашунтированная пульсация переменного тока поступает в индуктор. Катушка индуктивности сопротивляется изменениям протекающего тока и блокирует пульсации переменного тока, которые затем фильтруются вторым конденсатором. Эти несколько этапов фильтрации помогают получить плавный выход постоянного тока с очень низким уровнем пульсаций через фильтр Pi.
Простота проектирования для радиочастотных приложений
В контролируемой радиочастотной среде, где требуется передача на более высоких частотах, например в диапазоне ГГц, фильтры High-Frequency Pi легко и гибко изготавливаются на печатной плате с использованием просто следы печатной платы. Высокочастотные фильтры Pi также обеспечивают устойчивость к перенапряжениям на 90 003, что на 90 004 больше, чем у фильтров на основе кремния. Например, кремниевый чип имеет ограничение по выдерживаемому напряжению, тогда как пи-фильтры, изготовленные с использованием пассивных компонентов, обладают гораздо большей устойчивостью к перенапряжениям и суровым промышленным условиям.
Недостатки Pi-фильтра
Более высокие значения мощности дросселя
Помимо конструкции RF, Высокий ток через фильтр Pi не рекомендуется , поскольку ток должен проходить через дроссель. Если этот ток нагрузки относительно высок, мощность дросселя также увеличивается, что делает его громоздким и дорогим. Кроме того, большой ток через индуктор увеличивает рассеиваемую мощность на индукторе, что приводит к снижению эффективности.
Высокоемкий входной конденсатор
Другой серьезной проблемой фильтра Pi является большое значение входной емкости. Пи-фильтры требуют высокой емкости на входе, что становится проблемой в приложениях с ограниченным пространством. Кроме того, конденсаторы большой емкости удорожают конструкцию.
Плохая регулировка напряжения
Фильтры Pi не подходят там, где токи нагрузки нестабильны и постоянно меняются. Pi-фильтры обеспечивают плохую стабилизацию напряжения, когда ток нагрузки сильно дрейфует. В таком случае рекомендуются фильтры с L-образным сечением.
Применение Пи-фильтров
Силовые преобразователи
Как уже говорилось, Пи-фильтры являются отличным фильтром постоянного тока для подавления пульсаций переменного тока. Из-за такого поведения фильтры Pi широко используются в конструкциях силовой электроники, таких как преобразователь переменного тока в постоянный, преобразователь частоты и т. д. Однако в силовой электронике фильтры Pi используются в качестве фильтра нижних частот, и мы уже разработали схему источника питания фильтра Pi . , для нашей конструкции 12V 1A SMPS, как показано ниже.
Как правило, фильтры Pi напрямую связаны с мостовым выпрямителем, а выход фильтров Pi называется высоковольтным постоянным током. Выходное высокое напряжение постоянного тока используется для схемы драйвера источника питания для дальнейшей работы.
Эта конструкция, от мостового выпрямительного диода до драйвера, работает по-разному с работой Pi-Filter . Во-первых, этот Pi-фильтр обеспечивает плавный постоянный ток для работы без пульсаций общей схемы драйвера, что приводит к низким выходным пульсациям от конечного выхода источника питания, а другой для изолирует основные линии от высокой частоты переключения через схему драйвера.
Правильно сконструированный сетевой фильтр может обеспечить фильтрацию синфазного сигнала (фильтр, подавляющий шумовой сигнал, как если бы это был независимый одиночный проводник) и фильтрацию дифференциального режима (дифференцирующий шум на двух частотах переключения, особенно высокочастотный шум, который может быть добавлен в сеть) в источнике питания, где фильтр Pi является важным компонентом. Пи-фильтр также называют Фильтр линии питания , если используется в приложении силовой электроники.
Приложение RF
В приложении RF фильтры Pi используются в различных операциях и в разных конфигурациях. Например, в РЧ-приложениях согласующий импеданс является огромным фактором, и фильтры Pi используются для согласования импеданса между РЧ-антеннами и перед РЧ-усилителями. Однако в максимальных случаях, когда используется очень высокая частота, например, в диапазоне ГГц, фильтры Pi используются в линии передачи сигнала и разработаны с использованием только дорожек печатной платы.
На изображении выше показаны фильтры на основе трассировки печатной платы, где трассировка создает индуктивность и емкость в очень высокочастотных приложениях. Помимо линии передачи, фильтры Pi также используются в устройствах радиочастотной связи, где имеют место модуляция и демодуляция. Фильтры Pi предназначены для целевой частоты для демодуляции сигнала после приема на стороне приемника. Фильтры верхних частот Pi также используются для обхода целевой высокой частоты в каскадах усиления или передачи.
Советы по проектированию Pi-фильтра
Чтобы спроектировать надлежащий Pi-фильтр, необходимо компенсировать правильную тактику проектирования печатной платы для бесперебойной работы, эти советы перечислены ниже.
В силовой электронике
- В схеме фильтра Pi требуются толстые дорожки.
- Важно изолировать Pi-фильтр от блока питания.
- Необходимо сократить расстояние между входным конденсатором, катушкой индуктивности и выходным конденсатором.
- Заземляющая пластина выходного конденсатора должна быть напрямую подключена к цепи драйвера через надлежащую заземляющую пластину.
- Если конструкция состоит из зашумленных линий (таких как линия измерения высокого напряжения для драйвера), которые необходимо подключить к высоковольтному постоянному току, необходимо подключить дорожку перед конечным выходным конденсатором фильтров Pi. Это улучшает помехозащищенность и снижает уровень нежелательных шумов в схеме драйвера.
В радиочастотном контуре
- Выбор компонентов является основным критерием для радиочастотного применения. Переносимость компонентов играет важную роль.
- Небольшое увеличение дорожки печатной платы может вызвать индуктивность в цепи. Следует уделить должное внимание выбору катушки индуктивности с учетом индуктивности дорожек печатной платы. При проектировании следует использовать надлежащую тактику для уменьшения паразитной индуктивности.
- Необходимо минимизировать паразитную емкость.
- Требуется закрытое размещение. Коаксиальный кабель
- подходит для ввода и вывода в радиочастотном приложении.
Производительность LC-фильтров｜Введение в шум (ЭМС)｜TDK Techno Magazine
Компоненты. Часть 3: Характеристики LC-фильтров
- фейсбук
- твиттер
- Линкедин
Конденсатор легко пропускает токи высокой частоты; индуктор (катушка) — нет. Когда они объединяются, они образуют резонансный контур, который колеблется с определенной частотой. По такому же принципу работают LC-фильтры («L» — катушка индуктивности, «C» — конденсатор), избирательно удаляющие высокочастотный шум. Сегодня многослойные LC-фильтры на основе микросхем играют важную роль в повышении производительности, миниатюризации, уменьшении веса и снижении шума электронных устройств.
Изобретение настроенной схемы для решения проблемы помех
Настройка гоночных автомобилей и машин называется тюнингом. Слово происходит от регулировки высоты звука музыкального инструмента. Камертон — это инструмент, который используется для настройки гитар и других музыкальных инструментов. Когда вы регулируете натяжение гитарной струны, камертон производит «биение» по мере приближения к определенной частоте. Когда биение исчезает, частоты точно совпадают, и струна настроена.
Резонанс между двумя отдельными камертонами также является типом явления настройки. Точно так же, когда конденсатор и индуктор (катушка) объединены, создается настроенный контур, который резонирует на определенной частоте. LC-фильтры используют тот же принцип для выборочного подавления частотных диапазонов, содержащих шум.
Тюнер в радиоприемнике или телевизоре представляет собой схему, предназначенную для настройки на определенную несущую частоту, содержащую сигнал. Первую резонансную схему, сочетающую в себе конденсатор и катушку индуктивности, изобрел британский исследователь Оливер Лодж в конце XIX в.века, когда беспроводная связь была еще в зачаточном состоянии. В ранних устройствах радиосвязи отсутствовали схемы настройки. Но по мере роста числа радиостанций росла и проблема помех, и для изоляции каналов связи требовались схемы настройки.
Один из самых простых способов понять настроенные схемы — это кристаллическое радио. Кристаллический радиоприемник — это простейшая форма радиоприемника, состоящая из приемной антенны, схемы настройки, кристаллического детектора (который ведет себя как диод) и приемника. Источник питания не требуется, так как энергия радиоволн приводит в движение приемник. Пока не было изобретено ламповое радио, это был основной тип радиоприемника, используемый во всем мире.
Кристаллический радиоприемник включает схему настройки, которая состоит из конденсатора и катушки индуктивности, соединенных параллельно (или последовательно). Переменный конденсатор, емкость которого может непрерывно изменяться, используется для выбора станции вещания. Существуют и другие типы, в которых емкость конденсатора поддерживается постоянной, а сердечник катушки индуктивности перемещается вперед и назад для достижения настройки. Это называется тюнер с ферритовым сердечником.
LC-фильтр представляет собой применение явления резонанса
Настроенный контур также называют резонансным контуром. Конденсаторы пропускают не постоянный ток, а переменный ток, чем выше частота, тем меньше реактивное сопротивление (сопротивление в переменном токе) и тем плавнее он течет. Фаза переменного тока также сдвигается вперед на 90 градусов.
С другой стороны, катушки индуктивности хорошо пропускают постоянный ток, а вот при переменном токе, чем выше частота, тем больше реактивное сопротивление и тем менее плавно он течет. Фаза переменного тока смещается назад на 90 градусов. В кварцевом радиоприемнике по мере увеличения частоты тока он достигает точки, в которой ток, протекающий через катушку индуктивности, и ток, протекающий через конденсатор, соединенные параллельно, становятся идентичными. Эта точка называется резонансной частотой. Однако, поскольку индуктор и конденсатор сдвинуты по фазе на 180 градусов, они компенсируют друг друга, и ток в параллельной цепи не течет. К кристаллическому детектору течет только ток на настроенной частоте, а звук излучается приемником.
Резонансный контур из катушки индуктивности и конденсатора также можно использовать в качестве фильтра. Фильтр — это схема, которая пропускает сигналы определенного частотного диапазона, ослабляя и тем самым удаляя сигналы на остальных частотах.
Фильтры в целом подразделяются на следующие три типа:
Фильтр нижних частот (ФНЧ): пропускает низкие частоты, ослабляя высокие частоты 90 129
Фильтр верхних частот (HPF): ослабляет низкие частоты, пропуская высокие частоты
Полосовой фильтр (BPF): пропускает определенный диапазон частот, ослабляя частоты ниже и выше их
Выбор правильного типа трехполюсного фильтра для генерируемого шума
Фильтр, используемый для устранения шума, проникающего в сигнальную линию, обычно называется фильтром шума сигнальной линии. Только конденсатор может ослабить низкие частоты, а катушка индуктивности может ослабить высокие частоты. Комбинируя катушку индуктивности и конденсатор, можно создать фильтр с крутыми характеристиками затухания выше определенной частоты (частоты среза). Это называется LC-фильтром. Комбинация конденсатора и катушки индуктивности, которые имеют противоположные характеристики, исключительно хорошо работает для подавления шума.
Кондуктивный шум в электронных устройствах распространяется двумя способами: дифференциальным и синфазным. Поскольку сигналы распространяются в дифференциальном режиме, шум в том же дифференциальном режиме трудно удалить, когда он накладывается на сигналы. Поэтому шум необходимо удалять с помощью фильтров в стратегических точках. Поскольку эти шумы обычно имеют более высокие частоты, чем сигналы, часто используются фильтры нижних частот. Трехвыводной фильтр представляет собой LC-фильтр, который объединяет катушку индуктивности и конденсатор внутри одного компонента. Как следует из названия, они имеют три клеммы: вход, выход и клемму заземления.
Существуют различные типы трехвыводных фильтров с различной конфигурацией схемы, и их необходимо выбирать в соответствии с применением и генерируемым шумом. Особенно важно максимально точно согласовать импеданс на стороне входа/выхода с импедансом в точке подключения. Если импедансы не совпадают, высокочастотные токи могут отражаться и превращаться в шум, или форма проходящей импульсной волны может искажаться.
Многослойный трехвыводной фильтр типа микросхемы представляет собой конденсатор и катушку индуктивности, интегрированные в одну микросхему. Поскольку он производится путем непрерывного наслоения различных материалов, таких как диэлектрик, феррит и электроды, требуются передовые технологии и ноу-хау в области проектирования материалов и процессов обжига. Многослойные трехполюсные фильтры на основе чипов, изготовленные с использованием запатентованных технологий TDK для одновременного включения разрозненных материалов, позволили разработать высокопроизводительные, компактные и легкие смартфоны, планшеты, цифровые телевизоры и другие электронные устройства. TDK также предлагает широкий ассортимент продукции, в том числе типы намотанной проволоки для линий электроснабжения, которые помогают снизить энергопотребление.
Как читать графики, изображающие характеристики шумоподавления
Это базовое объяснение того, как читать графики, показывающие эффект подавления шума LC-фильтрами.
Существует два типа графиков, оба представляют частоту по горизонтальной оси. Один тип изображает импеданс по вертикальной оси; другой показывает вносимые потери или затухание.
Тип импеданса: Этот тип описывает частотно-импедансные характеристики. Как правило, график имеет форму горы с пиком на высоких частотах. Чем выше частота, тем выше импеданс, и шумоподавление наиболее эффективно на пике.
Тип вносимых потерь: тип графика, показывающий разницу между выходными напряжениями, когда в схему добавляется шумоподавляющий компонент, и без него, выраженный в децибелах (дБ).
