信号滤波器是用在各种信号线(包括直流)上的低通滤波器,按安装方式和外形分类:有线路板安装滤波器、馈通滤波器和滤波器连接器三种。
线路板安装滤波器适合安装在电路板上,具有成本低、安装方便的优点。但电路板安装滤波器的高频效果不很理想。馈通滤波器适合于安装在屏蔽壳体上,具有很好的高频滤波效果,特别适合于单根导线穿过屏蔽体。滤波器连接器适合于安装在屏蔽机箱上,具有较好的高频滤波效果,用于多根导线(电缆)穿过屏蔽体。
信号滤波器在电子设备中的用途可分为以下几种:
1)屏蔽体上的穿线。屏蔽体上不允许有任何导线穿过,否则屏蔽效能会大幅度下降。这是因为导体充当了接收干扰和辐射干扰的天线。当有导线要穿过屏蔽体时,必须使用馈通滤波器,这样可以将导线接收到的干扰滤除到接地的屏蔽体上,从而避免干扰穿过屏蔽体。
2)设备内部的隔离。现代电子设备的体积越来越小,器件安装密度越来越大,带来的问题是数字电路与模拟电路之间以及强信号电路与弱信号电路之间的干扰,已成为影响电子设备指标的重要因素。解决这个问题的唯一途径是对不同类型的电路进行隔离。当不同电路之间有互连线时,必须对互连线进行滤波,才能达到真正的隔离。这时要在互连线上使用馈通滤波器或滤波阵列。
3)电缆滤波。电缆本身是一条效率很高的辐射和接收天线,它造成的危害如下:
①造成很强的超标辐射,即机箱内的电磁能量在电缆上感应出共模电压和电流,共模电流在电缆上流动,产生了共模辐射。这种辐射往往是设备产生超标辐射的主要原因。
②设备周围环境空间中的电磁能量被电缆接收后,形成共模电流,沿着导线传进机箱,一方面对与电缆直接连接的电路产生干扰;另一方面借助导线再次辐射,对机箱内的其他电路造成干扰。
③造成屏蔽体或隔离层被破坏,产生这种作用的原因是电缆对电磁波的接收和再次辐射,导致电磁能量通过电缆泄漏。(www.xing528.com)
解决电缆接收和辐射干扰的主要手段是屏蔽和滤波。虽然使用屏蔽电缆能够有效地减小电缆时电磁干扰辐射和接收电磁干扰的能力,但屏蔽电缆的屏蔽效能对屏蔽层的端接方式依赖性很大,而且屏蔽电缆的屏蔽层由于金属编织网构成的,在高频时屏蔽效能较差。此外,屏蔽电缆不能消除共模干扰电流。为了改善这种状况,在屏蔽电缆的两端使用馈通滤波器是有效的方法。
选择信号滤波器的步骤分为滤波器形式的选择、滤波器电路的选择、滤波器截止效率的选择等。
①滤波器形式的选择。根据使用的场合,确定是板上滤波器、馈通滤波器还是连接器滤波器。当需要穿过屏蔽体的导线较多时,应选用滤波器阵列或连接滤波器,可以提高可靠性、降低成本。当选用连接器滤波器时,与选用普通连接器时考虑的内容相同,即芯数、针或孔、安装方式和锁紧方式等。
②滤波器的性能。根据设备超标的情况或要求的隔离度确定选用何种性能的滤波器,它的性能越高,价格越高。π形滤波电路具有理想的干扰抑制效果,但价格很高。一般当信号是高速脉冲信号或对电磁兼容特性要求很高时,应选用π形滤波电路,因为它既能将高频干扰有效地滤除,又能保证波形的形状。
③滤波器的截止频率。根据信号的频率选择滤波器的截止频率,必须保证电路工作所必需的信号频率顺利通过滤波器,一般对有用频率的衰减要小于3dB。
④其他。指滤波器的工作电压、电流和温度范围等。
使用信号滤波器时,最重要的是保证滤波器有良好的接地,即保证有低的射频阻抗。要做到这一点,在使用板上滤波器时,应尽量使接地线短。在使用贯通滤波器时,要确保滤波器的外壳与屏蔽体有良好的接触,最好是使用焊接方式。在使用连接器滤波器时,要在连接器与屏蔽体之间使用射频密封衬垫。
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