连载 | 村田静噪小课堂 : 噪声问题复杂化的因素[四]

[导读]同学们,《静噪基础课程》本期继续开讲！上一章介绍的是产生电磁噪声的机制有哪些因素会使噪声问题复杂化呢？第3 章噪声问题复杂化的因素第1章为什么需要EMI静噪滤波器第2章产生电磁噪声的机制第3章噪声问题复杂化的因素3-1.简介3-2.谐振和阻尼3-2-1.并联谐振和...

同学们,

《静噪基础课程》本期继续开讲！

上一章介绍的是

产生电磁噪声的机制

有哪些因素会使噪声问题复杂化呢？

第 3 章
噪声问题复杂化的因素

第1章为什么需要EMI静噪滤波器

第2章产生电磁噪声的机制

第3章噪声问题复杂化的因素

3-1.简介

3-2.谐振和阻尼

3-2-1. 并联谐振和串联谐振
3-2-2. 关于谐振电路EMC措施的问题
3-2-3. 数字电路连接至谐振电路时
3-2-4. 无电感器或电容器的情况下产生谐振的示例
3-2-5. 电阻器及铁氧体磁珠的阻尼作用
3-2-6. 数字信号的阻尼

3-3.噪声的传导和反射

3-4.源阻抗

3-5.小结

3-2谐振和阻尼

3-2-5. 电阻器及铁氧体磁珠的阻尼作用

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(1) 串联谐振电路的阻尼

可通过在谐振电路中加入电阻器来抑制谐振。这种电阻器被称为阻尼电阻器。图3-2-10提供了增加阻尼电阻器的一个示例（在图中表示为R）。

图3-2-10 电阻器阻尼作用的示例

当如图3-2-10(a)所示在串联谐振中串联使用一个阻尼电阻器时，谐振器的Q可如下推导出来 [参考文献 1]。

(公式3-2-2)

例如，我们可以把图3-2-4的测试中使用的部件常量代入公式中。如果电阻器R的信号源输出阻抗为50Ω，可以得出Q = 6.3，表示谐振很强烈。如果电阻器R升高，Q会变小，从而减弱谐振。因此，可以发现，增加一个超过50Ω的电阻器可以减弱谐振。

通常而言，为了抑制谐振，会慎重选择电阻器，使Q设定为1或以下。

(2) 串联谐振电路的非振荡条件

为消除来自脉冲波形（如数字信号）的正脉冲信号、负脉冲信号或振铃，使用满足以下公式的电阻器来实现LCR串联谐振电路的无振荡条件。

(公式3-2-3)

公式(2)使Q为0.5或以下。

(3) 并联谐振电路的阻尼

相反，当如图3-2-10(b)所示在并联谐振中并联使用一个阻尼电阻器时，谐振器的Q可如下推导出来：

(公式3-2-4)

在这种情况下，电阻越小，谐振越弱。

3-2-6. 数字信号的阻尼

(1) 阻尼电阻器和阻抗匹配电阻器

在利用阻尼电阻器防止如图3-2-8所示数字电路线路导致的谐振时，通常如图3-2-11所示将其与线路串联使用。

图3-2-11 数字信号阻尼

在此期间，电阻越大，谐振抑制效果越好。但是，如果阻尼过大，会产生副作用，如信号衰减和脉冲波形缓慢上升。因此，应根据噪声抑制与电路运作之间的平衡选择合适的电阻器。如果线路可以视作传输线，可利用下一章节中讲述的阻抗匹配方法，以更为简便的方式完成这个操作。

(2) 铁氧体磁珠的阻尼作用

如章节2-4-7图3-2-6和图3-2-7中的示例，铁氧体磁珠通常用于EMC对策中的阻尼。此时，应选择这个元件，使铁氧体磁珠的电阻(R)成分在谐振频率处满足公式(2)。由于铁氧体磁珠的阻抗具有频率特征，谐振可以得到抑制，同时还会超小化对信号波形的影响。此外，相比电阻器而言，铁氧体磁珠可吸收更大的直流电流。

3-2.谐振和阻尼 - 重点内容

√ 谐振可以是串联谐振或并联谐振。

√ 串联谐振使阻抗在谐振频率处降到最低值（理论上为零）。

√ 并联谐振使阻抗在谐振频率处升到超高值（理论上为无穷大）。

√ 在谐振频率处，由于电压和电流极大，容易产生噪声问题。

√ 阻尼电阻器及铁氧体磁珠可用于抑制谐振。

附：第三章参考文献及下载

[1] [Japanese] 電気理論（第2版），池田哲夫，森北出版 2006
[2] High-Speed Digital Design: a Handbook of Black Magic，Howard Johnson, Martin Graham，Prentice Hall PTR, 1993
[3] High-Speed Signal Propagation: Advanced Black Magic，Howard Johnson, Martin Graham，Pearson Education, Inc. 2003
[4] [Japanese] よくわかるプリント板実装の高速・高周波対策，井上博文，日刊工業新聞社 2009
数字IC电源静噪和去耦应用手册 (点击下载PDF: 3.5MB) ，Murata Manufacturing Co., Ltd. Catalog C39C, 2010