第六章 滤波 抗干扰元件及电路
滤波电路工作原理
滤波电路工作原理滤波电路是电子电路中常见的一种电路，它的作用是对输入信号进行滤波处理，去除或者衰减特定频率范围内的信号成分，从而得到所需的输出信号。
滤波电路在电子设备中起着非常重要的作用，广泛应用于通信、音频处理、电源管理等领域。
本文将介绍滤波电路的工作原理，以及常见的滤波电路类型和应用。
首先，我们来了解一下滤波电路的工作原理。
滤波电路的基本原理是利用电容、电感、电阻等元件对输入信号进行频率选择性的处理。
根据不同的频率特性，滤波电路可以将特定频率范围内的信号通过，而将其他频率范围内的信号衰减或者完全去除。
这样就可以实现对输入信号的滤波处理，得到所需的输出信号。
在滤波电路中，常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器可以通过特定的频率范围内的信号，而衰减高于该频率的信号；高通滤波器则相反，可以通过高于特定频率范围的信号，而衰减低于该频率的信号；带通滤波器可以通过两个特定频率范围内的信号，而衰减其他频率的信号；带阻滤波器则相反，可以衰减两个特定频率范围内的信号，而通过其他频率的信号。
除了基本的滤波器类型外，还有一些特殊的滤波电路，如陷波滤波器、全通滤波器等。
这些滤波电路在特定的应用场合有着特殊的作用，可以实现对信号的精确处理和控制。
在实际应用中，滤波电路可以用于去除噪声信号、提取特定频率范围内的信号、实现音频处理、调节电源波形等。
例如，在音频放大器中，可以使用低通滤波器去除高频噪声；在通信系统中，可以使用带通滤波器提取特定频率范围内的信号；在电源管理中，可以使用高通滤波器调节电源波形，保证电路稳定工作。
总之，滤波电路作为电子电路中重要的一部分，具有广泛的应用前景和重要的意义。
通过对输入信号进行频率选择性的处理，可以实现对信号的精确控制和处理，满足不同应用场合的需求。
希望本文对滤波电路的工作原理有所帮助，也希望读者能够在实际应用中充分发挥滤波电路的作用，实现更多的创新和应用。
滤波电路原理分析
滤波电路原理分析
滤波电路是一种电子电路，用于去除信号中的噪声或频率分量，只保留所需的信号成分。
其原理基于信号的频域特性，通过选择合适的滤波器类型和参数来实现。
滤波电路通常由被滤波的信号输入端、滤波器和输出端组成。
滤波器是该电路的核心部件，根据信号的频率特性选择适当的滤波器类型。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器用于去除高频信号，只保留低频部分。
其工作原理是将高频信号的能量耗散或削弱，使得只有低频信号可以通过。
高通滤波器则相反，只保留高频信号。
带通滤波器用于选择一个特定频率范围内的信号，滤除其他频率的信号。
其原理是在一定频率范围内提供通路，而在其他频率上提供阻断。
带阻滤波器则用于滤除某个特定频率范围内的信号，只传递其他频率的信号。
其原理是在一定频率范围内提供阻断，而在其他频率上提供通路。
滤波电路根据滤波器的类型和参数，可以实现不同程度的滤波效果。
常见的滤波电路包括RC滤波器、RL滤波器、LC滤波
器和活动滤波器等。
它们通过选择合适的电容、电感或运算放大器等元件参数，实现对信号的滤波功能。
此外，滤波电路还需要考虑一些其他因素，如滤波器的频率响应、相移以及失真等。
这些因素会影响滤波电路对信号的处理效果，需要通过合理设计和选择元器件来解决。
总之，滤波电路的原理是根据信号的频域特性选择合适的滤波器类型和参数，实现对信号的滤波功能。
它在电子电路中起到去噪和频率选择的作用，广泛应用于各种电子设备和通信系统中。
电气干扰与抗干扰PPT课件
3.4屏蔽 屏蔽是限制内部的电磁能量越出某一区域和防
止外来的能量进入某一区域。一般常用于限制隔离和衰减 辐射干扰，屏蔽的实质是由具有良好导电性能的金属材料 制成的一个全封闭的壳体。 常见的措施有将器件装入软磁材料（如铁板）制成的金属 壳内。 还有广泛采用屏蔽电缆传递电信号。①屏蔽体单端接地， 有时也称为静电屏蔽。②当干扰电场很强而电路灵敏度又 高时，可采用双层屏蔽。注意： 内外屏蔽层之间只能一点 连接，且要加滤波电路，两层之间距离应尽可能大。③传 输线用电缆进行可采用编织、包扎、金属皮屏蔽三种屏蔽 方式。编织电缆柔性好，易弯曲， 寿命长， 直流电阻少， 在低频应用较好，包扎电缆由螺线组成， 适合在视频使用。 缺点是有电感， 金属屏蔽电缆外加料层， 隔离性强， 作 用距离长，柔性小，适用于射频。它们几种也可以组合。
3
我国工频电采用的标准是50Hz，但是在电 网中由于使用各种用电设备带来的各种干 扰源会使电源波形发生畸变，电源中会含 有多种高次谐波，高次谐波容易使电机颤 振、用电设备过热，从而使设备不能正常 运转。直流电源也不是理想的直流电源， 存在纹波，而很多电子器件对需要限制， 纹波超出限定值会使设备不能正常工作。
14
屏蔽接地(模拟信号的屏蔽接地)，模拟地是所有的接地中 要求最高的一种，高压变频器要求接地电阻小于0.1Ω，需 在变频器机柜内部安装模拟地汇流排或其他设施。用户在 接线时将屏蔽线分别接到模拟地汇流排上，在机柜底部， 用绝缘多股铜线连接到一点，然后将各机柜的汇流排用绝 缘多股铜导线或铜条以辐射状连接到接地点。注意各机柜 之间的连接电阻需小于1Ω。 本安接地，是本安仪表或安全栅的接地。这种接地除了可 抑制干扰外，还是使仪表和系统具有本质安全性质的措施 之一。本安接地会因采用的设备不同而不同，安全栅的作 用是使危险现场端永远处于安全电源和安全电压范围之内。 如果现场端短路，由于负载电阻和安全栅电阻R的限流作 用，会将导线上的电流限制在安全范围之内，使现场端不 至于产生很高的温度，引起燃烧。如果变频器一端产生故 障，则高压信号加入信号回路，则由于齐纳二极管的作用， 也使电压处于安全范围。
电力电子技术中的滤波电路设计原则
电力电子技术中的滤波电路设计原则滤波电路在电力电子技术领域中起着至关重要的作用，它能有效降低电力电子设备对电力系统的干扰，并提供干净稳定的电源输出。
本文将介绍电力电子技术中滤波电路设计的一些原则和方法。
一、滤波电路概述滤波电路的主要功能是去除电源输出中的谐波和噪声，使电力电子设备输出的电流和电压更加纯净和稳定。
它通常由电容器、电感器和阻抗器等元件组成，可以分为低通滤波、高通滤波和带通滤波等不同类型。
二、滤波电路设计原则1. 频率响应特性滤波电路的设计应根据电力电子设备的工作频率特性来确定。
对于低频应用，可以采用大电容和小电阻的设计方案；而在高频应用中，可以考虑使用小电容和大电感的方案。
2. 响应速度滤波电路的响应速度直接影响着设备的输出稳定性。
在设计滤波电路时，应选择适当的滤波器类型，并控制其截止频率，以满足设备对输出响应速度的需求。
3. 功率损耗滤波电路的功率损耗需要尽量降低，以减少对电源系统的负载。
选取合适的滤波电路元件，并通过电路设计的优化，可以有效地降低功率损耗。
4. 抗干扰能力电力电子设备往往会受到来自电源系统和其他设备的干扰，滤波电路应具备较好的抗干扰能力。
通过选用合适的滤波器类型和增加滤波器的阻抗，可以有效地减少来自外部干扰源的影响。
5. 安全性考虑滤波电路的设计也应考虑设备的安全性。
在选择电容器和电感器时，应确保它们具备足够的电压和电流承受能力，以防止电力电子设备在高压或高电流工作时发生故障。
三、滤波电路设计方法1. 选择滤波器类型根据滤波电路的需求和应用场景，选择合适的滤波器类型，如RC滤波器、LC滤波器、RLC滤波器等。
不同的滤波器类型具有不同的频率特性和响应速度，可以根据具体情况进行选择。
2. 计算元件参数在确定滤波器类型之后，需要计算滤波电路中各个元件的参数。
例如，对于RC滤波器，需要根据截止频率和电阻值计算电容值；对于LC滤波器，需要根据截止频率和电感值计算电容值。
3. 优化设计进行滤波电路的优化设计，通过调整元件数值和拓扑结构，使滤波器达到更好的性能指标。
滤波电路PPT优秀课件
Uo=5V
23
稳压系数S反映电网电压波动时对稳压电路的影 响。定义为当负载固定时，输出电压的相对变化 量与输入电压的相对变化量之比。
S Uo UI
Uo
UI
(2)输出电阻Ro （越小越好）
输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。
定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出
电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效
滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。 L
C
RL
RL
1
1. 电容滤波电路
uD
Ta
D
u1
u2
b
uo
2
D
Ta
D
u1
u2
b RL未接入时(忽略整流电路内阻)
u2
设t1时刻接 通电源
整流电路为 电容充电
t1
uo
充电结束
uo
没时有的t电输容出
电路的内阻。
12
2. 串联反馈式稳压电路
(1)电路结构的一般形式
调整元件 +
T
UI
+ _
基 准 电 压
UR
Uo
比
较 放 大
FUO
取 样
–
+ RL UO
–
串联式稳压电路的组成：
（1）基准电压；
（2）比较放大；
（3）输出电压取样电路；（4）调整元件
13
调整元件
+ T1
UI
+ _
基 准 电 压
UR
Uo
抗干扰滤波器原理
抗干扰滤波器原理
抗干扰滤波器（也称降噪滤波器或带通滤波器）是一种用来消除或降低信号中的噪声或干扰的电路或设备。
其原理是利用滤波器的特性选择性地滤除信号中的不需要的频率分量，从而改善信号的质量。
抗干扰滤波器通常由滤波器部分和放大器部分组成。
滤波器部分通过选择性地通过或抑制特定频率范围的信号来实现对干扰或噪声信号的滤除。
常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
这些滤波器可以根据所需的信号频率范围来选择和配置。
放大器部分主要用于增强信号的幅度，以提高信号与干扰或噪声的比例。
它可以增加信号的强度，从而使信号更容易被检测和解析。
放大器部分通常使用操作放大器等电子器件来实现。
抗干扰滤波器通常根据具体的应用需求进行设计和调整。
常见的应用领域包括通信系统、音频设备、生物医学仪器等。
在这些领域中，抗干扰滤波器被广泛用于提高信号质量，减少噪声和干扰的影响。
总之，抗干扰滤波器通过滤除不需要的频率分量和增强有用信号的幅度，可以有效地降低信号中的噪声和干扰，从而提高信号的质量。
这为各种应用场景提供了更好的信号处理和解析能力。
滤波抗干扰元件及电路
集成化与小型化发展
集成化
将多个滤波元件集成在一个芯片 上，实现小型化、高性能的滤波 电路。
小型化
研究新型材料和工艺，减小滤波 元件的体积，满足电子设备对小 型化的需求。
智能化与自适应滤波技术
智能化
利用人工智能技术对滤波器进行优化设计，提高滤波器的性能和适应性。
自适应滤波技术
根据信号变化自动调整滤波器参数，实现自适应滤波，提高抗干扰能力。
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滤波器在电路中的作用
滤波器在电路中的作用主要是抑制干扰和噪声，提高信号质 量。在电力系统中，滤波器用于滤除谐波电流，减少对电网 的污染；在通信系统中，滤波器用于提取特定频率的信号， 实现信号的传输和接收。
此外，滤波器还广泛应用于图像处理、音频处理等领域，实 现图像清晰度调整、音频效果处理等功能。
02 常见滤波抗干扰元件
组成
由电阻、电容、电感和二极管等元件组成。
3
工作原理
利用LC振荡电路的选频特性，只允许某一频段的 信号通过，而对其他频段的信号产生较大的阻抗。
带阻滤波电路
作用
阻止某一频段的信号通过，而允许其他频段的信号通 过。
组成
由电阻、电容、电感和运算放大器等元件组成。
工作原理
利用运算放大器的电压跟随特性，将某一频段的信号 进行反向相加，从而实现对该频段信号的抑制。
工作原理
利用电容的充放电原理， 对高频信号产生较大的阻 抗，从而抑制高频干扰。
高通滤波电路
作用
允许高频信号通过，抑制 低频信号干扰。
组成
由电阻、电容和电感元件 组成。
工作原理
利用电感的感抗原理，对 低频信号产生较大的阻抗， 从而抑制低频干扰。
干扰滤波技术PPT课件
接地电感造成旁 路效果下降
杨继深 2002年4月
.
25
穿心电容更胜一筹
金属板隔离 输入输出端
杨继深 2002年4月
一周接地 电感很小
.
26
穿心电容的插入损耗
插入损耗
普通电容
理想电容 穿心电容
杨继深 2002年4月
1GHz 频率
.
27
穿心电容、馈通滤波器
以穿心电容为基 础的馈通滤波器 广泛应用于RF滤 波
杨继深 2002年4月
.
28
馈通滤波器使用注意事项
• 必须安装在金属板上，并在一周接地 • 最好焊接，螺纹安装时要使用带齿垫片 • 焊接时间不能过长 • 上紧螺纹时扭矩不能过大
杨继深 2002年4月
.
29
线路板上使用馈通滤波器
上面 底面
线路板地线面
杨继深 2002年4月
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30
磁芯对电感寄生电容的影响
干扰滤波技术
干扰滤波在EMC设计中作用
差模干扰和共模干扰
常用滤波电路
怎样制作有效的滤波器
正确使用滤波器
杨继深 2002年4月
.
1
滤波器的作用
信号滤波器
电源滤波器
切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构 成完善的干扰防护。
杨继深 2002年4月
.
2
满足电源线干扰发射和抗扰度要求
杨继深 2002年4月
规律：电容对高阻，电感对低阻
杨继深 2002年4月
.
12
插入损耗的估算
IL
Zs
C
ZL
~
Zs
L
Fco = 1/(2 Rp C)
第6章抗干扰技术答案(仅供参考)
一、填空1.经常采用的软件抗干扰技术包括：数字滤波技术、数字信号的软件抗干扰技术、指令冗余技术、软件陷阱技术等。
2.采用积分式A/D转换器是抑制串模干扰的方法之一。
3.采用差分放大器作为信号前置放大是抑制串模干扰的方法之一。
4.通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。
5.计算机控制系统中，按干扰的作用方式，可分为串模干扰和共模干扰两种，而数字滤波只能抑制串模干扰。
6.采用双绞线作信号引线是为了抑制串模干扰，采用终端匹配是为了抑制长线传输干扰。
二、选择题1、下列抗干扰措施中属于软件抗干扰技术的有（B、E、F），属于硬件抗干扰技术的有（A、C、D）。
A.采用双积分A/D转换器B.采用中位值滤波C.采用光耦滤波D.采用LC滤波E.采用限幅滤波F.重复书写指令G.串行通讯方式三、判断1.下图所示干扰源为共模干扰。
错，串模。
2.如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰。
对3.如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰。
对4.对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的。
对5.下图所示干扰源为共模干扰。
对6.所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将扑获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。
对7.所谓指令冗余，就是在关键地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重复书写，提高弹飞程序纳入正轨的机会。
对四、简答1.干扰的作用途径是什么？答：(1) 静电耦合 (2) 磁场耦合 (3) 公共阻抗耦合2.什么是共模干扰和串模干扰？如何抑制？答：共模干扰：是指系统的两个信号输入端上所共有的干扰电压，也称为共态干扰。
共模干扰主要是由电源的地、放大器的地以及信号源的地之间的传输线上电压降造成得。
抑制共模干扰的方法：变压器隔离；光电隔离；浮地屏蔽等。
串模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声，它串联在信号源回路中，与被测信号相加输入系统，也称为常态干扰。
滤波 抗干扰元件及电路
Vcm
(CMR)50Hz=20lg3*106/103 ≈（70dB）
在高频的时候共模抑制比下降很大。 19
2.电流互感器
200A
磁饱和时有干扰，加 电容（1uF）
3.电机及变压器（注意选极数、选对称极） S
N
N
硅钢片
N
S
M
包起来
S
再接地
不对称极，干 扰大
对Z
Y X
X
C型
EI 型
例1：
12V
L＝0.2H J 银触点
RL=150Ω
I0 ＝12/150=0.08A<IA
可以用R－C，设IA＝0.3A标准：
一 电阻: 12/0.3<R<150
选R=100 Ω
1.不产生辉光放电
C≧(I0/300)2L→C≧ (0.08/300)2×0.2=0.0014uF 2.不产生飞弧放电
C≧ I0×10－6 →C≧0.08uF
第六章 滤波 抗干扰电路及元件
❖ 6-1 滤波器 ❖ 6-2 抗干扰电路
1
6-1 滤波器
❖ 一 谐振频率：
fc
2
1 LC
滤波增益，阻尼系数
R 2
C 应 0.5 L
增益应<2dB
1
2
（直流分量消耗的少）
低通滤波器
3
2
对于300Hz，50Hz，100Hz 可 用电阻电容直接将交流干扰 去掉（低频滤波）
串模抑制比：
SMR(dB) 20 lg Vsm
共模抑制比：
CMR(dB) 20 lg Vcm Vsm
忽略I1造成Vsm条件下 Vsm ≈I2R2,I2=Vcm/|R2＋Z2|≈Vcm/ |Z2|
滤波电路的基本概念与分类
高阶带阻滤波电路
高阶带阻滤波电路由多个电感器和电容器组成，具有更多 的极点和零点。
高阶带阻滤波电路的频率响应具有更陡峭的阻带边缘和更 复杂的特性。
带阻滤波电路的频率特性
01
带阻滤波电路的频率特性取决于其传递函数的极点和
零点。
02
极点决定了阻带的宽度和深度，零点决定了通带的形
状。
03
通过调整电感器和电容器的值，可以改变传递函数的
详细描述
高通滤波电路的频率特性曲线呈倒置的钟形，即随着频率的增加，通过能力逐渐增强，达到截止频率 后通过能力保持不变，超过截止频率后通过能力逐渐下降。不同阶数的高通滤波电路具有不同的频率 特性曲线，其中高阶高通滤波电路具有更陡峭的过渡带和更好的频率选择性。
04 带通滤波电路
一阶带通滤波电路
一阶带通滤波电路通常由电阻、 电容和电感组成，其传递函数 为二阶多项式。
03 高通滤波电路
一阶高通滤波电路
总结词
一阶高通滤波电路是最简单的滤波电路之一，由电阻和电容组成，能够通过高频信号而 阻止低频信号。
详细描述
一阶高通滤波电路由一个电阻和一个电容串联而成，其传递函数为H(s)=1/(RCs+1)， 其中R是电阻值，C是电容值。当输入信号的频率高于截止频率时，输出信号的幅度大 于输入信号的幅度，即通过高频信号。当输入信号的频率低于截止频率时，输出信号的
滤波电路广泛应用于通信、音频处理、电力系统和控制系统 等领域，用于提取特定频率的信号、抑制噪声、提高信号质 量等。
滤波电路的作用
信号筛选
滤波电路可以根据需要选择性地 传输特定频率的信号，抑制或滤 除不需要的频率成分，从而实现
信号的纯化或分离。
噪声抑制
几种常用的抗干扰滤波器件介绍
几种常用的抗干扰滤波器件介绍2009-10-20 11:19:00 【文章字体：大中小】推荐收藏打印北京科力亚特电子有限公司李华伴随电子技术的高速发展，电磁环境日益恶化，大量的电子设备在这种电磁环境中很难正常工作。
另一方面，电子设备的迅速增加，又进一步导致电磁环境的恶化。
因此，现代电子产品设计技术中，如何选用干扰抑制滤波器件，是我们每一位电子产品设计人员必须面对的问题，本文对此进行了详细的阐述。
1. 穿心电容器 - 馈通滤波器馈通滤波器常用于移动通讯设备、雷达导航等一些高频处理模块中，与屏蔽结构体配合，处理输入或输出的低频信号，是其他形式的电容器不能替代的产品。
现在电子线路的工作频率和周围环境中的电磁干扰频率越来越高，将滤波器安装在线路板上所暴露出的高频滤波不足的问题比较突出。
要想在UHF或更高的频段获得更好的滤波效果，特别是保护屏蔽体不被穿透时，必须使用馈通型滤波器解决。
馈通型滤波器安装在金属面板上，具有很低的接地阻抗，并且利用金属面板隔离滤波器的输入和输出，因此滤波器具有非常好的高频滤波效果。
馈通滤波器的电路结构分为C 型（穿心电容）、L 形（一个穿心电容加一个电感）、T 形（两个电感加一个穿心电容）、π形（两个穿心电容加一个电感）等；滤波器的器件越多，则滤波器的过渡带越短，阻带的插入损耗越大。
其中C 型馈通滤波器一般成为穿心电容器。
图1 穿心电容任何有引线的电容器的滤波效果都会受到接地电感的限制。
如图1 所示，通过将电容器外表面直接用螺纹或焊接的方式接到金属屏蔽体或面板上构成电容器的接地。
由于地电流分散在中心导体周围360°的范围内，实际上不存在引线电感，电容可以在很高的频率范围内保持良好的性能。
馈通滤波器的使用方法有以下三种：1）安装在屏蔽体（屏蔽盒、屏蔽机箱等）的面板上。
这是最基本的使用方法，当有导线要穿过屏蔽体时，就需要在屏蔽体的面板上安装馈通滤波器，使导线通过馈通滤波器穿过屏蔽体。
电磁干扰(EMI)滤波器电路
电磁干扰（EMI）滤波器电路1、功能定义所谓电磁干扰（EMI），是因电磁波造成设备、传输通道或系统性能降低的一种电磁现象。
EMI以辐射和传导两种方式传播。
辐射方式：能量通过磁场或电场耦合，或以干扰源与受扰设备间的电磁波形式传播。
传导方式：能量通过电源线、数据线、公共地线等而产生或接收。
传导干扰有差模（DM对称模式）和共模（CM非对称模式）两种类型。
目前抑制EMI的技术措施有屏蔽、接地（浮地、单点接地和接地网）与滤波。
我这里所说的即为滤波电路，它主要用于高频开关电源和电子镇流器的输入回路及电源的输出回路中中。
该电路用于滤除电源的输入和输出的噪声（150kHz～30MHz），消减对直流稳压电源的传导干扰。
2、适用范围A、CISPR标准（电机、家用电器、照明设备等射频干扰设备）B、VDE0871标准（有目的的高频波发生器的电磁兼容标准）C、FCC标准（工业、科学、医疗设备的电磁兼容标准）D、VCCI标准（在工业和商业区使用的家用电器及其类似装置）3、设计规范3.1 电路原理图及其描述该电路主要对输入进行滤波，削弱对稳压电源或电子镇流器的输入的传导干扰。
其中，C1、C2和C4、C5及Lc用于滤除共模噪声，C3和C6用于滤除差模噪声。
输出端一般接一电解电容，负载电流大时还需接高频电容，用于消除负载端对输入的噪声干扰。
C1＝C2、C4＝C5、C3＝C6，Lc=(7~30)mH、磁材使用铁氧体材料。
EMI滤波器有C型（纯电容）、L型（一个电感和一个电容）、T型（两只电感和一个电容）、π型（一个电感和两只电容）、双π型（对称绕在同一磁芯上的两个电感和两只电容）等。
上图中电路为最常用的电路（至少对我来说，呵呵~~。
抗干扰运算放大器的电路设计与实现
抗干扰运算放大器的电路设计与实现抗干扰运算放大器是一种常用的电路，它能够抵抗外界干扰信号的干扰，并放大输入信号。
在电子设备中，干扰信号是一个常见的问题，它会导致系统性能下降甚至失效。
因此，设计和实现一个稳定可靠的抗干扰运算放大器是很重要的。
我们需要了解抗干扰运算放大器的基本原理。
它通常由一个差动放大器和一个输出级组成。
差动放大器是这个电路的核心部分，它通过两个输入端和一个输出端来放大输入信号。
为了增强抗干扰能力，我们可以在差动放大器的输入端添加一个低通滤波器，以滤除高频干扰信号。
同时，我们还可以在输出级添加一个反馈电路，以提高整个系统的稳定性。
在设计抗干扰运算放大器时，需要考虑以下几个关键因素。
首先是输入电阻和输入电容的选择。
输入电阻应足够大，以避免对输入信号产生较大的负载效应。
输入电容应足够小，以减少对输入信号的干扰。
其次是放大倍数的确定。
放大倍数应根据实际需求和输入信号的幅度确定，过大的放大倍数可能会引入更多的干扰。
最后是反馈电路的设计。
反馈电路应能够提供稳定的负反馈，以减小系统的非线性和失调。
在实现抗干扰运算放大器时，我们可以选择合适的器件和元件。
差动放大器可以选择使用双晶体管或运算放大器作为运算放大器的核心部件。
其他元件如电阻、电容和电感可以根据具体设计要求选择。
为了验证抗干扰运算放大器的性能，我们可以进行一系列的实验。
首先，可以测试电路的输入和输出特性，如输入阻抗、输出阻抗、放大倍数和频率响应等。
其次，可以测试电路的抗干扰能力，如对共模干扰信号和差模干扰信号的抑制效果。
最后，可以进行长时间稳定性测试，以验证电路的可靠性和稳定性。
抗干扰运算放大器的设计和实现是一个复杂而关键的任务。
通过合理选择器件和元件，并进行详细的实验验证，我们可以设计出一个稳定可靠、抗干扰能力强的抗干扰运算放大器电路。
这对于提高电子设备的性能和可靠性具有重要意义。
电磁兼容之抗干扰电路及元件
（2）电容器的种类及选用 1）按介质材料分类
塑料介质瓷电容器（CB和CL）
11
第七章 抗干扰电路及元件
一、常用滤波器元件
1.电容器
（2）电容器的种类及选用 1）按介质材料分类
电解电容器（CD）
铝电解电容器 定义：外壳是一个金属圆筒，筒中注有电解液（或电解糊），溶液中 浸有一组铝片。当加上电压时，铝片接正极，圆筒接负极，在铝片上 产生一层极薄的氧化铝薄膜，称为电容器的介质。由于正负极接近， 可以做到较大的电容量。 优点：容量大，都在几微法以上。 缺点：耐压不高，一般在500V以下；漏电大，易损坏，适用于做电源滤 波及低频旁路。
Z＝jwL+R
L R
R（f） w 28
第七章 抗干扰电路及元件
一、常用滤波器元件
3.铁氧体EMI抑制元件
（1）铁氧体的特性
Z＝jwL+R L R Z
在低频段，阻抗由电感的感抗构成。 此时，磁芯的磁导率较高，因此电感 量较大。并且这时磁芯的损耗较小， 整个器件是一个低损耗、高Q特性的电 感，这种电感容易造成谐振。因此在 低频段，有时会有干扰增强的现象。
会导致电感磁芯饱和。而且从磁芯中泄漏出来的差模磁场会形成新的辐射 干扰源。
影响寄生差模电感的因素 与线圈的绕制方法和线圈周围物体的磁导率等有关。例如，将共模扼流圈 放进钢制小盒中，会增加差模电感。 差模电感的测量方法 将共模扼流圈一端的两根导线短接，在另一端上测量线圈的电感。
26
第七章 抗干扰电路及元件
0
1 2 LC
f/Hz
实际电容器的频率特性
3
第七章 抗干扰电路及元件
一、常用滤波器元件
1.电容器
干扰滤波技术《精品》.ppt
IL
Zs
C
ZL
~
Zs
L
Fco = 1/(2 Rp C)
~
ZL
Fco = Rs/(2 L）
Zs、ZL串联
Zs、ZL并联
优选
13
器件参数的确定
L
R
R
C
L = R / 2FC
C = 1 / 2RFC
对于T形（多级T）和 形（多级）电路，最外 边的电感或电容取 L/2 和 C/2，中间的不变。
优选
14
实际电容器的特性
22
三端电容器的原理
60 普通电容 40
三端电容
20
30 70 1GHz
引线电感与电容 一起构成了一个T 形低通滤波器
在引线上安装两 个磁珠滤波效果 更好
优选
地线电感起 着不良作用
23
三端电容的正确使用
接地点要求： 1 干净地 2 与机箱或其它较大
的金属件射频搭接
优选
✓
24
三端电容器的不足
寄生电容造成输入 端、输出端耦合
100n 1f f 10f 100f
10mf
1m 10cm 1cm 1mm
0.1 10Hz 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G
优选
16
表面贴装电容的阻抗特性
优选
17
温度对陶瓷电容容量的影响
0.15
%C 0
COG
5 0 X7R
%C -5
-10
-0.15
-15
-55
125
-55
35
铁氧体磁环使用方面的一些问题
125
600
300个
1250
滤波电路工作原理
滤波电路工作原理滤波电路是电子电路中常见的一种电路，它能够对输入信号进行滤波处理，将其中特定频率范围内的信号通过，而将其他频率范围内的信号抑制或者衰减。
滤波电路在电子设备中有着广泛的应用，比如在通信系统、音频设备、电源系统等方面都有着重要的作用。
在本文中，我们将详细介绍滤波电路的工作原理，包括滤波器的分类、滤波器的频率响应特性以及滤波器的设计原理。
首先，我们来介绍一下滤波器的分类。
根据滤波器的频率选择特性，滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种基本类型。
低通滤波器可以让低频信号通过，而抑制高频信号；高通滤波器则相反，可以让高频信号通过，而抑制低频信号；带通滤波器可以选择一个特定的频率范围内的信号通过，而抑制其他频率范围内的信号；带阻滤波器则相反，可以抑制一个特定的频率范围内的信号，而让其他频率范围内的信号通过。
其次，我们来讨论一下滤波器的频率响应特性。
滤波器的频率响应特性可以用来描述滤波器对不同频率信号的处理能力。
常见的频率响应特性包括布特沃斯特性、切比雪夫特性和椭圆特性等。
布特沃斯特性的滤波器具有最为平坦的通频带响应，但在截止频率附近的过渡带响应较为缓慢；切比雪夫特性的滤波器在通频带和过渡带之间能够平衡通频带波纹和过渡带衰减，具有较为陡峭的过渡带响应；椭圆特性的滤波器在通频带和过渡带之间能够实现更为陡峭的过渡带响应，但通频带内会出现波纹。
最后，我们来探讨一下滤波器的设计原理。
滤波器的设计需要考虑到许多因素，比如通频带的波纹、过渡带的衰减、截止频率等。
在设计滤波器时，需要根据具体的应用需求选择合适的滤波器类型和频率响应特性。
通常情况下，可以通过改变滤波器的电阻、电容、电感等元件的数值来实现滤波器的设计。
此外，现代电子技术还提供了许多先进的滤波器设计方法，比如数字滤波器、自适应滤波器等，这些方法能够更加灵活地实现滤波器的设计和调整。
总的来说，滤波电路作为电子电路中的重要组成部分，其工作原理涉及到滤波器的分类、频率响应特性和设计原理。
电磁干扰滤波器电路
输出C1电感别绕感量要相膜电电容是2C4合式用户称群电磁干扰出端和一个～C4。
L 对感量迅速增绕在低损耗量与EMI 滤相应增大,以电容器,容量容器的中点2200pF ～的耐压值均式EMI 滤波户现场存在群脉冲对抗扰滤波器电路个接地端,使用对串模干扰大,因此对共耗、高导磁率滤波器的额以便能承受较量范围大致是接地,能有效0.1μF 。
为均为630V 波器的内部重复频率为抗器）,能对上路 电磁干扰用时外壳应不起作用,但共模信号呈率的铁氧体定电流I 有较大的电流是0.01μ效地抑制共为减小漏电流DC 或250电路,由于采为几千赫兹上述干扰起扰滤波器的应接通大地但当出现共呈现很大的感体磁环上,当有有关,参见表流。
此外,适F ～0.47μF 共模干扰。
流,电容量不0VAC 。
表采用两级（兹的快速瞬态起到抑制作用的基本电路如。
电路中包共模干扰时感抗,使之不有电流通过表1。
需要指适当增加电感F,主要用来C3和C4亦不得超过01 电感量（亦称两节态群脉冲干用。
如图1所示包括共模扼,由于两个线不易通过,故过时,两个线指出,当额定感量,可改善来滤除串模干亦可并联在0.1μF,并且量范围与额定）滤波,因此干扰的问题,示。
该五端器流（亦称共线圈的磁通故称作共模线圈上的磁场定电流较大善低频衰减干扰。
C3和在输入端,仍且电容器中点定电流的关此滤除噪声国内外还开器件有两个共模电感）通方向相同模扼流圈。
它场就会互相大时,共模扼减特性。
C1C4跨接在仍选用陶瓷点应与大地关系 图2示声的效果更佳开发出群脉个输入端、两L 、滤波电,经过耦合后它的两个线圈相加强。
L 的流圈的线径1和C2采用在输出端,并电容,容量范地接通。
C1示出一种两级佳。
针对某脉冲滤波器两个电容后总圈分的电径也用薄并将范围1～级复某些（亦。
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d B
低通滤波器
f
高通滤波器
f
dB
（带通带阻滤波器） f
dB
6 5MHz 6MHz
.
增加阻尼系数
分级滤波器
电声振荡用：“数字电路”消除。 不要用太好的电感电容，Q降低可以 增加阻尼系数。 电感不要用多股漆包线。
f
增益
二 有源滤波装置
AFC 运放 衰减
dB 低通 高通
220v
~
f
1
2
3
2和3通过运放变成4然后进入变压器
当电流为5~10A时，加电抗L＝0.5uH
串模抑制比： 共模抑制比：
SMR ( dB ) 20 lg
CMR ( dB ) 20 lg
V sm
V cm V sm
忽略I1造成Vsm条件下 Vsm ≈I2R2,I2=Vcm/|R2＋Z2|≈Vcm/ |Z2|
R1 Vo I1 I2 双层浮地可提高共模抑制比 H L 浮地放大器参数： Zl＝109Ω/1000pF , R2=1K (CMR)=20lg109/103=120（dB）
1.短引线电容（高频）
C R
阻容吸收电路。 电阻：希望匝数 少，即R分量大， L分量小
短引线电阻。 或 有一定电感 分量
水泥电阻，用于阻容吸收电路， 希望匝数少，即L小。
CBB：聚酯薄膜 电容 高频性能不好 （由于电感分量 的存在）
CD
CBB 高频（不能滤掉）
短
短引线电容，L分量对 高频滤波无影响。
L
所以采用浮地方式外层屏蔽 体和地相连
适当加放电电 阻（放静电）
二 光耦合器、电流环传送（适合数字信号）
（双绞线）
当Vsm>2V 试，光耦二 极管可以点 亮。
三 光缆 四 组、容、二极管及压敏元件等组合
1.整流器干扰的抑制
磁珠防干扰 溢出
电容要接地
当电流小于5A的时候，C可取0.25~1.0uF
p－p
p p 0
三 用R－C－D时，R ≧(10Vdc/IA)
例1：
12V J
L＝0.2H 银触点
RL=150Ω
I0 ＝12/150=0.08A<IA 可以用R－C，设IA＝0.3A标准： 一 电阻: 12/0.3<R<150 选R=100 Ω 1.不产生辉光放电 C≧(I0/300)2L→C≧ (0.08/300)2×0.2=0.0014uF 2.不产生飞弧放电 C≧ I0×10－6 →C≧0.08uF 所以可选电容0.1uF/163V。
300Hz
输出 输入
只有300Hz的信号才 能通过
6-2 抗干扰电路
一 平衡差分放大器及浮地（高频不适合）
1
RC 1
RC 2
1` 2 `
如果1，2端有一个共模干扰 “∧”则1`、2`端同时有一 个“∨”抑制干扰
作用：防止共模干扰
2
H
若共模干扰转变成串模干扰， H、L端输入阻抗不同，则 易产生
大 小
Y EI C EI 型 1 0.09
Y
0.34 0.32
X
0.66 0.16
O 型铁心 690V 220V 加铁罩（在 铁芯上） C
接地的隔离层
VL 12V t 开 关 V
K
＋C－ 加电容后闭合时放电电流 断开时C大好 K K R V
V
K闭合时R越大越好，断开时 R越小越好
(不适合交流电流)
一 电阻
2.穿心电容：防止一些干扰进入屏蔽体内
三端器件
内
外 L（电源线） 内
电波暗室
螺母
3.磁珠－铁氧体做的磁环
使用时一般不 多于3－5个
导线
表示导线中穿了磁珠
作用：增加电感量
屏蔽体Leabharlann 逆变器屏蔽体，穿心电容＋ 磁珠可再加辅助用的 电容滤波
4.陶瓷滤波器（几百，几千Hz时用）（低频）
机电滤波
压电陶瓷 陶瓷滤波器 常用三个端 子的陶瓷条 （焊在机座 上）
Vcm
R2
(CMR)50Hz=20lg3*106/103 ≈（70dB）
在高频的时候共模抑制比下降很大。
2.电流互感器
200A
磁饱和时有干扰，加 电容（1uF）
3.电机及变压器（注意选极数、选对称极）
N
S N
M
硅钢片 包起来 再接地
N
S
S
不对称极，干 扰大
对称极，干扰 小
Z Y X X C型
Z
Z
第六章 滤波 抗干扰电路及元件
6-1 滤波器
6-2 抗干扰电路
6-1 滤波器
一 谐振频率：
fc
1 2
R 2 C L
LC
应 0 .5
滤波增益，阻尼系数
增益应<2dB
1
2
3
（直流分量消耗的少） 低通滤波器
对于300Hz，50Hz，100Hz 可用电阻电容直接将交流干 扰去掉（低频滤波）
例2：
1.5K L
一 电阻：选IA为0.4A 48/0.4<R<53 (不可能) 所以要加二极管D。 由第三条R≧(48×10)/0.4=1200, I0 =48/53=0.9A 1.C≧(20/300)2L→C≧9uF C≧I0×10-6 → C≧0.9uF 取R＝1.5K , C=10uF/300V (电容体积太大，不可取)
方法：加60V稳压管，则有
Vmax=60+48=108V 所以1项可以不考虑，改取C＝1uF/150V即可
最后选定电路如下：
48V
1.5K 1uF/100V
L
(Vdc/IA)<R<RL (IA为最小飞弧电流，IA＝0.1～0.5)
二 电容
I0－触点断开瞬间L中电流 Vp－p－触点上峰峰电压 1. 当V ≯300V时，辉光放电 因为V I H / C ，所以C≧（ I0 /300）2 ×L 2.当du/dt ≯1V/us时，飞弧放电 由C>1uF/A，可得C≧ I0×10－6
使
4
与
的毛尖抵消
三 纵向电抗器、中和变压器
n
在磁环上双线并绕制成。
铁氧体
n
对用户而言，毛刺处的 电压仍然为220v。
零基准
L
N
屏蔽
风力发电的电源滤波器可以减少故障 放在铁的屏蔽体中，接地
四 噪声开关
噪声超过一定的幅度就关上，使之静音/关闭。
五 噪声限幅
>10v的切除
0.3～0.7
六 专用滤波元件