[導讀]同學們,《靜噪基礎課程》本期繼續(xù)開講！上一章介紹的是產生電磁噪聲的機制本節(jié)為你介紹如何抑制電源電壓波動第3?章??噪聲?問題復雜?化?的因素???第1章為什么需要EMI靜噪濾波器第2章產生電磁噪聲的機制第3章噪聲問題復雜化的因素3-1.簡介3-2.諧振和阻尼3-3.噪聲的傳導和反...
同學們,《靜噪基礎課程》本期繼續(xù)開講！
噪 聲 問 題 復 雜 化 的 因 素
第1章 為什么需要EMI靜噪濾波器
為防止噪聲傳導，可如圖3-4-2(a)所示插入一個電源濾波器。濾波器的效用可按照除電源外其他情形的同樣方式以插損或S參數來表示。
圖3-4-2 電源噪聲抑制的兩種視角
一般而言，濾波器防止噪聲傳導的效果與抑制電源電壓波動的效果并不不同。其抑制電源電壓波動的效果通過源阻抗來表示。當電源電壓的波動傳到外部時，噪聲將會如圖3-4-2(a)所示被傳出。盡管這兩種噪聲看似不同，但它們卻相互關聯(lián)。
本章節(jié)主要針對數字電路，介紹電源電壓波動和源阻抗。
3-4-1. 電源電壓波動
如第2章的章節(jié)2-3所述，在電路運行中，數字電路的電源和接地中會產生長釘形的電流。這種電流將噪聲感應到電源，使電源電壓發(fā)生波動，導致電路無法穩(wěn)定運行。它也會更容易引起信號波形和產生噪聲方面的問題。
(2) 電源電壓波動的影響
圖3-4-3中的示意圖解釋了當噪聲被感應到數字IC電源時整個設備的噪聲產生的影響。IC電源電壓波形如圖中間所示。根據長釘形的波形，可以發(fā)現這是數字電路運行中感應的噪聲。
圖3-4-3 噪聲反射和衰減
在此，長釘形的波形被稱為電源電壓的波動。這種效應會干擾電路的穩(wěn)定運行和增速，或將噪聲擴散至電源線或信號線，或使信號波形失真，如圖中(1)到(4)所示。如果擴散至電源線的噪聲由電纜發(fā)射，則會成為關乎噪聲規(guī)定的問題。
(3) 電源噪聲的頻譜
(4) 源阻抗的頻率特征
為減少電源電壓波動，要降低源阻抗。因為根據歐姆定律阻抗與電壓存在比例關系，如果流經數字IC的電流恒定，電壓波動就會減少，因為源阻抗也降低了。
圖3-4-5給出了源阻抗測量結果的一個示例。一般而言，電源具有較小的源阻抗更好，這樣能提供較高的電源性能和出色的降噪能力。
圖3-4-5 源阻抗測量結果的示例
(5) 源阻抗測量
3-4-2. 去耦電容器
如圖3-4-6(a)所示，由于連接電源和負載的線路具有電感和電阻，即使電源在理想情況下運行（0Ω），負載側還是會產生一些阻抗。特別是在高頻范圍內，線路中的電感是使阻抗升高的主要原因。
為降低高頻范圍內的源阻抗，如圖3-4-6(b)所示在電源和地線之間靠近負載的地方連接一個電容器。這個電容器稱為去耦電容器、電源旁通電容器或者旁通電容器等。
去耦電容器作為臨時儲電器吸收負載電流的改變，防止電源電壓的波動和噪聲的產生。因為其放置在負載附近，線路阻抗造成的影響會減少。從阻抗的角度而言，這種運行方式意味著源阻抗降低了。
但是，即使使用了去耦電容器，還是存在一段導線（如圖3-4-6(b)所示），并產生電感。因此，布置電容器時，應使這部分越短越好。
從噪聲抑制的角度來看，可以認為去耦電容器限制了負載和去耦電容器之間線路部分負載側電源產生的高頻電流，從而防止了噪聲傳到電源線更遠的地方。因此，去耦電容器不僅是穩(wěn)定電路操作而且也是防止噪聲產生的重要元件。為了更有效地防止噪聲傳導，可如圖3-4-2(a)所示增加一個鐵氧體磁珠，或者也可使用具有出色靜噪性能的電容器，如三端子電容器。
圖3-4-7顯示了針對圖3-4-4中的測試電路使用去耦電容器時電源電壓波動發(fā)生的變化。通過連接電容器，電壓波動幅度從0.48V降至0.10V，同時噪聲發(fā)射降低了10dB。
噪 聲 問 題 復 雜 化 的 因 素
第1章 為什么需要EMI靜噪濾波器
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3-4-1. 電源電壓波動
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3-4-2. 去耦電容器
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3-4-3. 環(huán)路阻抗
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3-4-4. 如何盡量降低環(huán)路阻抗
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3-4-5. 源阻抗和噪聲抑制之間的不同
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3-4-6. 在噪聲路徑上采取噪聲措施
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3-4-7. 噪聲路徑未知時怎么辦
為防止噪聲傳導，可如圖3-4-2(a)所示插入一個電源濾波器。濾波器的效用可按照除電源外其他情形的同樣方式以插損或S參數來表示。
圖3-4-2 電源噪聲抑制的兩種視角
一般而言，濾波器防止噪聲傳導的效果與抑制電源電壓波動的效果并不不同。其抑制電源電壓波動的效果通過源阻抗來表示。當電源電壓的波動傳到外部時，噪聲將會如圖3-4-2(a)所示被傳出。盡管這兩種噪聲看似不同，但它們卻相互關聯(lián)。
本章節(jié)主要針對數字電路，介紹電源電壓波動和源阻抗。
3-4-1. 電源電壓波動
如第2章的章節(jié)2-3所述，在電路運行中，數字電路的電源和接地中會產生長釘形的電流。這種電流將噪聲感應到電源，使電源電壓發(fā)生波動，導致電路無法穩(wěn)定運行。它也會更容易引起信號波形和產生噪聲方面的問題。
(2) 電源電壓波動的影響
圖3-4-3中的示意圖解釋了當噪聲被感應到數字IC電源時整個設備的噪聲產生的影響。IC電源電壓波形如圖中間所示。根據長釘形的波形，可以發(fā)現這是數字電路運行中感應的噪聲。
圖3-4-3 噪聲反射和衰減
在此，長釘形的波形被稱為電源電壓的波動。這種效應會干擾電路的穩(wěn)定運行和增速，或將噪聲擴散至電源線或信號線，或使信號波形失真，如圖中(1)到(4)所示。如果擴散至電源線的噪聲由電纜發(fā)射，則會成為關乎噪聲規(guī)定的問題。
(3) 電源噪聲的頻譜
(4) 源阻抗的頻率特征
為減少電源電壓波動，要降低源阻抗。因為根據歐姆定律阻抗與電壓存在比例關系，如果流經數字IC的電流恒定，電壓波動就會減少，因為源阻抗也降低了。
圖3-4-5給出了源阻抗測量結果的一個示例。一般而言，電源具有較小的源阻抗更好，這樣能提供較高的電源性能和出色的降噪能力。
圖3-4-5 源阻抗測量結果的示例
(5) 源阻抗測量
3-4-2. 去耦電容器
如圖3-4-6(a)所示，由于連接電源和負載的線路具有電感和電阻，即使電源在理想情況下運行（0Ω），負載側還是會產生一些阻抗。特別是在高頻范圍內，線路中的電感是使阻抗升高的主要原因。
為降低高頻范圍內的源阻抗，如圖3-4-6(b)所示在電源和地線之間靠近負載的地方連接一個電容器。這個電容器稱為去耦電容器、電源旁通電容器或者旁通電容器等。
去耦電容器作為臨時儲電器吸收負載電流的改變，防止電源電壓的波動和噪聲的產生。因為其放置在負載附近，線路阻抗造成的影響會減少。從阻抗的角度而言，這種運行方式意味著源阻抗降低了。
但是，即使使用了去耦電容器，還是存在一段導線（如圖3-4-6(b)所示），并產生電感。因此，布置電容器時，應使這部分越短越好。
從噪聲抑制的角度來看，可以認為去耦電容器限制了負載和去耦電容器之間線路部分負載側電源產生的高頻電流，從而防止了噪聲傳到電源線更遠的地方。因此，去耦電容器不僅是穩(wěn)定電路操作而且也是防止噪聲產生的重要元件。為了更有效地防止噪聲傳導，可如圖3-4-2(a)所示增加一個鐵氧體磁珠，或者也可使用具有出色靜噪性能的電容器，如三端子電容器。
圖3-4-7顯示了針對圖3-4-4中的測試電路使用去耦電容器時電源電壓波動發(fā)生的變化。通過連接電容器，電壓波動幅度從0.48V降至0.10V，同時噪聲發(fā)射降低了10dB。
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