噪聲對策的基礎 【第3講】 雜訊濾波器的原理

2011/3/28
基础

分类: 噪声对策PLAZA
噪聲對策的基礎

<雜訊濾波器即低通濾波器>

在上次的第二講中,我們向大家說明了數位信號中的高頻成分是影響數位設備性能的主要原因,容易形成雜訊。 因此,如果使用低通濾波器,就可以讓低頻信號通過,阻止高頻信號,從而去除雜訊。      
低通濾波器的組成元件有電感(線圈)和電容。電感特性如第一種所示,相對於低頻部分(類似電阻:阻抗越高信號越難通過)阻抗也較低,頻率越高阻抗也越高。


式1  |Z|=2π∙f∙L  (Z:阻抗 f:頻率  L:感值)


因此,如果將電感串聯插入雜訊通道,頻率較低的信號成分將容易通過,頻率較高的雜訊成分將不易通過。




另一方面,電容的特性與電感恰恰相反,頻率越低阻抗越高,頻率越高阻抗越低。


式2  |Z|=1/(2π∙f∙C)   (Z:阻抗 f:頻率 C:靜電容量)


低通濾波器如果要利用該特性,就需要將電容插入雜訊通道與地線之間。如此一來,低頻信號能夠照常通過,高頻雜訊成分因接地側的阻抗較低,將流向接地側,從而達到降噪效果。




上述兩種元件是最簡單的低通濾波器,可以通過相互的組合,構成高性能的低通濾波器。

<濾波器的元件數與頻率特性>
圖3顯示了組成濾波器的元件數與濾波器頻率特性之間的關係。想知道什麼是插入損耗,可以看一下圖中各濾波器的信號衰減量,圖越往下衰減量越多。從圖上我們可以看到,濾波器中的元件越多,頻率特性的斜率就越大。元件較少的濾波器的頻率特性範圍較窄(斜率較小),衰減頻率及通過頻率的選擇度較低,有可能導致部分信號衰減或者雜訊沒有徹底去除。另一方面,元件較多的濾波器的頻率特性範圍較寬(斜率較大),頻率的選擇度較高,信號可以在幾乎不衰減的狀態下去除雜訊。




EMI濾波器較多是參考了低通濾波器的原理製作而成,為了提高除噪效果,經過了反覆多次設計驗證。
下一講開始,將向大家介紹EMI濾波器的相關內容。


擔當:村田制作所 三屋 康宏