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  • 高斯滤波器的原理和实现

    高斯滤波器的原理和实现

    高斯滤波器是一种线性滤波器,能够有效的抑制噪声,平滑图像。其作用原理和均值滤波器类似,都是取滤波器窗口内的像素的均值作为输出。其窗口模板的系数和均值滤波器不同,均值滤波器的模板系数都是相同的为1;而高斯滤波器的模板系数,则随着距离模板中心的增大而系数减小。所以,高斯滤波器相比于均值滤波器对图像个模糊程度较小。 什么是高斯滤波器 既然名称为高斯滤波器,那么其和高斯分布(正态分布)是有一定的关系的。一个二维的高斯函数如下: 其中(x,y)(x,y)为点坐标,在图像处理中可认为是整数;σσ是标准差。要想得到一个高斯滤波器的模板,可以对高斯函数进行离散化,得到的高斯函数值作为模板的系数。例如:要产生一个3×33×3的高斯滤波器模板,以模板的中心位置为坐标原点进行取样。模板在各个位置的坐标,如下所示(x轴水平向右,y轴竖直向下) 这样,将各个位置的坐标带入到高斯函数中,得到的值就是模板的系数。 对于窗口模板的大小为(2k+1)×(2k+1),模板中各个元素值的计算公式如下: 这样计算出来的模板有两种形式:小数和整数。 小数形式的模板,就是直接计算得到的值,没有经过任何的处理; 整数形式的,则需要进行归一化处理,将模板左上角的值归一化为1,下面会具体介绍。使用整数的模板时,需要在模板的前面加一个系数,系数为也就是模板系数和的倒数。 高斯模板的生成 知道模板生成的原理,实现起来也就不困难了 void generateGaussianTemplate(double window[][11], int ksize, double sigma) { static const double pi = 3.1415926; int center = ksize / 2; // 模板的中心位置,也就是坐标的原点 double x2, y2; for (int i = 0; i < ksize; i++) { x2 = pow(i - center, 2); for (int j = 0; j < ksize; j++) { y2 = pow(j - center, 2); double g = exp(-(x2 + y2) / (2 * sigma * sigma)); g /= 2 * pi * sigma; window[i][j] = g; } } double k = 1 / window[0][0]; // 将左上角的系数归一化为1 for (int i = 0; i < ksize; i++) { for (int j = 0; j < ksize; j++) { window[i][j] *= k; } } } 需要一个二维数组,存放生成的系数(这里假设模板的最大尺寸不会超过11);第二个参数是模板的大小(不要超过11);第三个参数就比较重要了,是高斯分布的标准差。 生成的过程,首先根据模板的大小,找到模板的中心位置ksize/2。然后就是遍历,根据高斯分布的函数,计算模板中每个系数的值。 需要注意的是,最后归一化的过程,使用模板左上角的系数的倒数作为归一化的系数(左上角的系数值被归一化为1),模板中的每个系数都乘以该值(左上角系数的倒数),然后将得到的值取整,就得到了整数型的高斯滤波器模板。 下面截图生成的是,大小为3×3,σ=0.83×3,σ=0.8的模板 对上述解结果取整后得到如下模板: 这个模板就比较熟悉了,其就是根据σ=0.8的高斯函数生成的模板。 至于小数形式的生成也比较简单,去掉归一化的过程,并且在求解过程后,模板的每个系数要除以所有系数的和。具体代码如下: void generateGaussianTemplate(double window[][11], int ksize, double sigma) { staTIc const double pi = 3.1415926; int center = ksize / 2; // 模板的中心位置,也就是坐标的原点 double x2, y2; double sum = 0; for (int i = 0; i < ksize; i++) { x2 = pow(i - center, 2); for (int j = 0; j < ksize; j++) { y2 = pow(j - center, 2); double g = exp(-(x2 + y2) / (2 * sigma * sigma)); g /= 2 * pi * sigma; sum += g; window[i][j] = g; } } //double k = 1 / window[0][0]; // 将左上角的系数归一化为1 for (int i = 0; i < ksize; i++) { for (int j = 0; j < ksize; j++) { window[i][j] /= sum; } } } 3×3,σ=0.8的小数型模板。 σσ值的意义及选取 通过上述的实现过程,不难发现,高斯滤波器模板的生成最重要的参数就是高斯分布的标准差σσ。标准差代表着数据的离散程度,如果σσ较小,那么生成的模板的中心系数较大,而周围的系数较小,这样对图像的平滑效果就不是很明显;反之,σσ较大,则生成的模板的各个系数相差就不是很大,比较类似均值模板,对图像的平滑效果比较明显。 来看下一维高斯分布的概率分布密度图: 横轴表示可能得取值x,竖轴表示概率分布密度F(x),那么不难理解这样一个曲线与x轴围成的图形面积为1。σσ(标准差)决定了这个图形的宽度,可以得出这样的结论:σσ越大,则图形越宽,尖峰越小,图形较为平缓;σσ越小,则图形越窄,越集中,中间部分也就越尖,图形变化比较剧烈。这其实很好理解,如果sigma也就是标准差越大,则表示该密度分布一定比较分散,由于面积为1,于是尖峰部分减小,宽度越宽(分布越分散);同理,当σσ越小时,说明密度分布较为集中,于是尖峰越尖,宽度越窄! 于是可以得到如下结论: σσ越大,分布越分散,各部分比重差别不大,于是生成的模板各元素值差别不大,类似于平均模板; σσ越小,分布越集中,中间部分所占比重远远高于其他部分,反映到高斯模板上就是中心元素值远远大于其他元素值,于是自然而然就相当于中间值得点运算。 基于OpenCV的实现 在生成高斯模板好,其简单的实现和其他的空间滤波器没有区别,具体代码如下: void GaussianFilter(const Mat &src, Mat &dst, int ksize, double sigma) { CV_Assert(src.channels() || src.channels() == 3); // 只处理单通道或者三通道图像 const staTIc double pi = 3.1415926; // 根据窗口大小和sigma生成高斯滤波器模板 // 申请一个二维数组,存放生成的高斯模板矩阵 double **templatematrix = new double*[ksize]; for (int i = 0; i < ksize; i++) templateMatrix[i] = new double[ksize]; int origin = ksize / 2; // 以模板的中心为原点 double x2, y2; double sum = 0; for (int i = 0; i < ksize; i++) { x2 = pow(i - origin, 2); for (int j = 0; j < ksize; j++) { y2 = pow(j - origin, 2); // 高斯函数前的常数可以不用计算,会在归一化的过程中给消去 double g = exp(-(x2 + y2) / (2 * sigma * sigma)); sum += g; templateMatrix[i][j] = g; } } for (int i = 0; i < ksize; i++) { for (int j = 0; j < ksize; j++) { templateMatrix[i][j] /= sum; cout

    时间:2020-05-26 关键词: 滤波器

  • RF 滤波器的详细解析,值得你收藏

    RF 滤波器的详细解析,值得你收藏

    什么是RF 滤波器?它的工作原理是什么?随着电子设备工作频率的迅速提高,电磁干扰的频率也越来越高,干扰频率通常会达到数百MHz,甚至GHz以上。由于电压或电流的频率越高,越容易产生辐射,正是这些频率很高的干扰信号导致了辐射干扰的问题日益严重。因此,迫切需要一种能对辐射干扰的高频信号有较大的衰减的滤波器出现,这种滤波器就是射频干扰滤波器。 微波滤波器搭建起来很简单,但理解起来比较复杂。它们在系统中完成一个基本的功能:阻止某些信号,通过其它信号。但可以用许多不同的方式实现这种功能,而且有许多不同的副作用,例如系统幅度和相位响应失真等。因此在选择滤波器之前,了解它们之间的差异很有帮助。 如果对滤波器参数确定不准确,最终会导致频率冲突,反过来使设计组又得处理串扰、掉线、数据丢失以及网络连接中断的问题。严重时可能导致产品不能通过“测试”,结果产品又得重新开始设计,导致代价昂贵的生产推迟。另一方面,懂得如何准确确定滤波器参数,将有助于使生产出的产品满足客户的生产标准和功能。 各种类型的微波射频滤波器 所幸的是,对滤波器性能参数的某些重要基础进行快速重温,可帮助工程师正确找出满足特定应用的滤波器。开始时如果选择正确,则能节省时间和金钱,在订购这些必不可少的元件时就能确保价廉物美。 (1). 了解基本响应曲线 滤波器的基本响应曲线包括:带通、低通、高通、带阻、双工器,每一个特定形状都决定了哪些频率可以通过,哪些不能通过。 无疑最常见的是带通滤波器。所有工程师都知道,带通滤波器允许两个特定频率之间的信号通过,对其它频率的信号进行抑制。例如声表面波滤波器(SAW)、晶体滤波器、陶瓷和腔体滤波器。制造商都采用了用滤波器中心频率两边 0.5dB、1dB 或 3dB 衰减点定义通频带的方法。 (2) 包括所有必要的技术参数 经常出现这一情况,工程师给出一个需要“一个 100MHz 带通滤波器”的简短要求,这一要求显然信息量太少了。给出所有必要的信息从详细给出所有频率参数开始,如: 中心频率(Fo):通常定义为带通滤波器(或带阻滤波器)的两个 3dB 点之间的中点,一般用两个 3dB 点的算术平均来表示。 截止频率(Fc):为低通滤波器或高通滤波器的通带到阻带开始的转换点,该转换点一般为 3dB 点。 抑制频率:信号衰减某些特定值或值的集合的特定频率或频率组。有时定义理想通带之外的频率区为抑制频率或频率组,所经过的衰减称为抑制。 滤波器类型决定了特定频率。对带通和带阻滤波器,特定频率为中心频率。对低通和高通滤波器,特定频率为截止频率。 为了完整起见,工程师还应定义下列特性,如: 阻带:滤波器不传输的特定频率值之间的频率带。 隔离:双工器中,考虑接收(Rx)通道时为抑制传输(Tx)频率的能力,考虑传输(Tx)频率时为抑制接收(Rx)频率的能力,称为 Rx/Tx 隔离。隔离度越高,滤波器能够将 Rx 信号与 Tx 信号隔离开的能力就越强,反之亦然。其结果是传输和接收信号都更加干净。 插入损耗(IL):表示器件中功率损耗的一个值,IL=10Log(Pl/Pin),与频率无关,其中 Pl 为负载功率,Pin 为从发生器输入的功率。 回波损耗(RL):为滤波器性能的一种度量,表示滤波器输入和输出阻抗接近理想阻抗值的程度。回波损耗定义为:RL=10Log(Pr/Pin),与频率无关,其中 Pr 为反射回发生器的功率。 群延迟(GD):群延迟表示器件相位线性的大小。由于相位延迟出现于滤波器的输出端,了解这种相移随频率的变化是否为线性很重要。如果相移随频率非线性变化,输出波形将发生畸变。群延迟定义为相移随频率变化的导数。因为线性函数的导数为常数,所以线性相移引起的群延迟为常数。 形状因子(SF):滤波器的形状因子通常为阻带带宽(BW)与 3dB 带宽的比值。它是滤波器边缘的陡峭程度的一种量度。例如,如果 40dB 带宽为 40MHz,3dB 带宽 10MHz,则形状因子为 40/10=4。 阻抗:以欧姆为单位的滤波器源阻抗(输入)和端接阻抗(输出)。一般情况下,输入阻抗和输出阻抗相同。 相对衰减:测到的最小衰减点处衰减与理想抑制点的衰减的差异。通常,相对衰减以 dBc 为单位表示。 纹波(Ar):表示滤波器通频带平坦度的大小,一般以分贝表示。滤波器纹波的大小影响回波损耗。纹波越大,则回波损耗越严重,反之亦然。 抑制:同上。 工作温度:滤波器设计的工作温度范围。 (3). 不要追求不切实际的滤波器特性 工程师有时会提出如下的要求:“我需要通频带为 1,490~1,510MHz,1,511MHz 处的抑制大小为 70dB。”这一要求无法实现。实际上,抑制是逐渐变化的,不是 90°急剧下降,更实际的参数为偏离中心频率约 10%。 另一个情况是要求滤波器例如“抑制 1,960MHz 频率以上的所有成分。”这时,工程师必须意识到不可能衰减该抑制频率直到无限高频率之间的所有频率。必须设置某些边界。更现实的方法或许是,将通频带附近的特定抑制频率衰减两到三倍。 (4). 争取实现合理的 VSWR 常使用电压驻波比(VSWR)表示滤波器的效率,为一比值,大小在 1 到无穷大之间,用来表示反射能量的大小。1 表示所有能量都无损耗通过。大于 1 的所有值都表示有部分能量被反射,即浪费了。 但是,在实际的电子电路中,1:1 的 VSWR 几乎不可能达到。通常,比值 1:5 更实际一些。如果要求达到的值小于该值,则会降低效益成本比。 (5) 考虑功率处理能力 功率处理能力为以瓦为单位的额定平均功率,超过该值则滤波器性能会降低或者失效。此外还需要注意,滤波器的尺寸在某种程度上决定于其功率处理能力的要求。一般地,功率越大,则滤波器所占电路板面积越大。 (6). 同时、双向通讯中的隔离因素 隔离是双工器的一个特别重要的方面,从接收通道看时,隔离表示滤波器抑制传输频率的能力,反之亦然。隔离越大,则两者分得越开,传输信号和接收信号就越干净。 (7). 注意作出取舍 性能越高则成本越高。这正是为什么需要准确定义的原因,因为准确定义可以减少不需要的极端情况,因而能够避免不必要的费用开支。 除此之外,对其他因素也需要互相权衡。例如,抑制频率与中心频率越接近,则滤波器越复杂,这有时会造成插入损耗更大。 另外,滤波器性能越高通常使其占板面积越大。例如,从通频带到抑制的非常陡峭的转变需要具备更多腔体和段数,使滤波器更复杂。但是如果电路板费用很重要,则性能有时必须有所削减。 (8). 寻找可以在各种要求之间作出平衡的制造商 虽然滤波器销售商与滤波器性能的固有特性无关,但选择滤波器销售商时,还是需要像关注元件本身要求一样对此予以关注。一个优秀而稳定的专门生产滤波器的制造商,能时常生产出特定部件来弥补产品设计缺陷。以上就是RF 滤波器的工作原理解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-24 关键词: rf 滤波器 电磁干扰

  • 爱立信已完成了对德国凯仕林天线和滤波器业务的收购交易

    爱立信已完成了对德国凯仕林天线和滤波器业务的收购交易

    日前,爱立信完成了收购德国凯仕林(Kathrein)天线和滤波器业务的交易,以扩大其无线系统产品组合并促进对5G天线技术的投资。 爱立信在一份声明中证实了该项交易,声称此次收购将带来“发展无线接入产品所必需的重要能力”。 爱立信执行副总裁兼网络负责人弗雷德里克·杰德林(Fredrik Jejdling)表示,相信两家公司将“发展客户所需的5G及超5G的无线产品”。 “通过将无线(基站)与天线集成在一起,同时充分利用站点空间,我们将继续开发世界一流的下一代产品组合。”他补充说。 该项交易首次披露时,爱立信首席执行官鲍毅康(Borje Ekholm)曾表示该公司正在开发一种新的天线技术,该技术将“彻底改变天线的未来”。 据悉,Kathrein,成立于1919年是全球规模最大的天线制造商之一,其客户覆盖全球所有的移动通信设备商和超过240家网络运营商。Kathrein在天线和滤波器领域拥有强大的研发实力,在天线设计和研究方面拥有丰富的经验,已积累大量专利组合。 来源;通信世界

    时间:2020-05-21 关键词: 爱立信 天线 滤波器 5G

  • 什么是分频器?分频器的设置

    什么是分频器?分频器的设置

    什么是分频器? 分频器可定义为:将输入的电信号分离成两路单独的信号,且使每一路信号的带宽均小于原始信号的带宽,这种由一对或多对滤波器构成的装置就称为分频器。也可称为“频率分配网络”。 分频器通常由高通(低切)滤波器(简称为HPF)和低通(高切)滤波器(简称为LPF)组成。滤波器是一种频率选择器件,可以通过被选择的频率而阻碍其他的频率通过。滤波器通常有以下三个参数:截止频率,网络类型,斜率。截止频率是指滤波器的响应在低于它的较大电平时跌落到某点的频率,通常为较大电平的0.707 倍或0.5 倍,或下降3dB 或6dB时的频率。 怎样设置分频器的分频点 模拟分频器是音箱内的一种电路装置,用以将输入的模拟音频信号分离成高音、中音、低音等不同部分,然后分别送入相应的高、中、低音喇叭单元中重放。之所以这样做,是因为任何单一的喇叭都不可能完美的将声音的各个频段完整的重放出来。 分频器是音箱中的“大脑”,对音质的好坏至关重要。功放输出的音乐讯号必须经过分频器中的过滤波元件处理,让各单元特定频率的讯号通过。要科学、合理、严谨地设计好音箱之分频器,才能有效地修饰喇叭单元的不同特性,优化组合,使得各单元扬长避短,淋漓尽致地发挥出各自应有的潜能,使各频段的频响变得平滑、声像相位准确,才能使高、中、低音播放出来的音乐层次分明、合拍、明朗、舒适、宽广、自然的音质效果。 分频器的设置 任何分频器的设计都是努力将两个或多个不同频带的喇叭单元结合起来,并具有平坦的响应转换以得到全音频的扬声 器系统。分频器的设计就是将部分频率重叠的喇叭单元,结合后不产生新的尖峰或深谷,而且在相位响应方面也非常顺畅。这里所说的相位,是分频网络斜率相关联的参数,不同的Q值具有不同的相位。例如奇数阶的Butterworth滤波器的高通/低通滤波器的相位具有恒定90度反相的特性,而偶数阶的分频器,其相位的相对关系是同相的或180度反相(这时只要将高音的相位反过来就可以了)。 在汽车音响里,套装喇叭所带的被动式分频器已经由品牌设计;在这里我们讲的分频器设置,是基于被动式分频设计 里,可以作为参考用作主动式电子分频的设置。

    时间:2020-05-21 关键词: 音频 滤波器 分频器

  • AC-DC转换器如何选择EMI滤波器?你知道吗?

    AC-DC转换器如何选择EMI滤波器?你知道吗?

    你知道AC-DC转换器如何选择EMI滤波器吗?对于AC-DC转换器而言,就是将交流电变为直流电的设备。那么,AC-DC转换器选择EMI滤波器?这个话题看似有点复杂,下面我们一起领域精髓所在吧!模块化AC线路滤波器通常出现在终端设备中,无论是安装在机板上还是集成在连接器上,特别是在诸如通讯、医疗保健和工业电子等环境中的应用。滤波器的目的是衰减由电源、内置电子设备、高速数据线等组合而成的设备产生的辐射。 内置电源通常自行满足法定辐射标准,通常为EN55011/EN55032,为什么需要额外的滤波器?兼容组件不一定保证兼容系统。如果有多个AC-DC转换器,它们的辐射可能会增加。此外,一个AC-DC将在AC线路阻抗、负载、部件相对于接地平面的方向和位置的特定条件下进行测试,包括设定长度和电缆布线以及被动负载。当安装于设备内时,转换器将不会看到这些相同的条件,辐射可能会更高。连接到终端设备电源插座也可能会接收到其他系统部件的辐射,从而增加传导干扰。 EMI合规性可能需要额外的滤波器 典型的解决方案是安装在设备电源插座连接器中或其附近的模块化滤波器。为了获得最 佳的性能和成本,从许多可用的滤波器中选择并不是一件容易的事情,因此为了帮助您,让我们参考一个典型的滤波器图列并查看每个组件的功能。(图1)。 CX衰减差模噪声,即从线路到中性点的噪声。它是一个“X”额定电容器,能够承受特定的AC线路瞬态,这取决于环境的“过压”等级。根据EN60384-14,可提供X1、X2或X3类型,峰值工作电压额定值分别为4kV、2.5kV和1.2kV。如果电容器因应力短路,有起火的危险,所以元件必须经过安全机构认证。CX的电容值可以很高,仅受实际考虑的限制:当AC线路被下游电路或R1断开时,它必须在规定的时间内放电,以避免在连接器引脚上留下潜在的危险电压。根据通讯的安规标准EN62368-1,如果CX大于300nF,两秒钟后,限值小于60V,对于小于300nF的值,允许更高的电压,或在只有经过培训的人员才能进入的环境中。在医疗设施中,根据EN60601-1,在1秒内限制为60V,但如果CX小于300nF,则无要求。 R1必须额定为最 高的连续线路AC电压,并且根据EN62368-1,如果安装在保险丝之前,它还必须承受不超过10%电阻值偏差的瞬态电压。对于CX的较大值,R1必须是相对较低的电阻,以达到放电时间规范,从而产生显著的连续功耗。当试图达到美国能源部和欧洲企业资源规划指令规定的空载或备用损耗限制时,这可能会有问题。 L是一个“电流补偿”双绕组电感器,它衰减共模噪声,共模噪声通常由高开关频率电压产生,通过内部电源电容将噪声电流驱动至地面,并通过线路和中性点返回。如图所示,正常运行电流产生的磁场抵消,线路和中性点上的“共模”电流一起“看到”高阻抗。这两个电容器会转移电流,使其局部循环,而不是通过AC电源。当运行电流场抵消并防止磁芯饱和时,L1可以是一个高值,但有时故意减小绕组耦合以允许一些漏感,这有助于差模衰减,可能降低CX的值。 两个电容器CY还必须经过安全机构认证,因为如果其中一个发生短路故障,并且设备接地断开,则设备外壳可以带电。即使没有电容器故障,如果接地连接意外断开,外壳也会有足够的“漏电流”产生冲击,因此根据适用标准,电容值被限制为提供最 大“接触”和“外壳”漏电流。在一些带有硬接线接地的工业区域,限值可能为毫安,在“心脏漂浮”医疗环境中,限值小于10微安。电容器也根据AC电源等级进行了规定;Y1、Y2、Y3和Y4,峰值测试电压高达8kV。 图1中的保险丝通常包括在面板安装的模块化滤波器中,例如流行的IEC320-C14类型(图2)。有些标准要求只有线路连接是熔合的,而医疗和通讯上的其他标准则要求线路和中性线都是熔合的。在单次熔断时,如果输入意外反转,则保险丝处于中性点,当中性点和接地共用时,将被旁路,从而使保护依赖于上游保险丝或断路器,这些保险丝或断路器可能与其他设备共用,因此具有高电流跳闸额定值。进入滤波设备的电流可能代表火灾危险。线路和中性点熔断,反向电源现在被覆盖。但是,如果中性点连接中的保险丝因线路对中性点过电流等故障而断开,则设备显然是“死”的,但内部有带电连接。为了解决这个问题,可以使中性点保险丝的值比线路高一步,这样线路保险丝就会首先正常断开。 模块化滤波器的选择 模块化滤波器可采用各种机械形式;机板安装型,通常带有直接固定在接地机板上的六面屏蔽,对于保险丝和插孔连接器的短接线非常有效。带内置滤波器的IEC入口连接器是一种常见的选择,可采用螺旋式或卡入式安装,根据应用环境配备一个或两个保险丝。C14型额定电流为10A,C20型额定电流为20A及以上。 每种类型的版本都不带“Y”电容器,可用于最 大漏电流通常为5μa的医疗应用。这可减少共模噪声衰减,例如,级联滤波器可能需要允许共模噪声衰减。负载功率设置滤波器的额定电流,允许最 低的输入电压和负载功率因数。例如,对于功率因数为0.8、最 小90VAC,负载为300W,电流消耗为300/(0.8x90VAC)=4.16A,这表明需要一个5A额定滤波器。 模块化滤波器已经发布了随频率衰减的图表,可以通过测量性能来选择一种类型,而无需使用滤波器,然后将其从目标中减去,得到所需的滤波器衰减。滤波器的性能数据是在特定的测试条件下得到的,通常有50欧姆的电源和负载阻抗,因此实际上衰减取决于终端电路。AC电源阻抗可以使用线路阻抗稳定网络(LISN)标准化,但负载可能与50欧姆非常不同,随频率变化,甚至显示负增量阻抗。另外,与其他串联滤波器共振的危险也会导致意想不到的结果,甚至在特定频率下放大而不是衰减EMI。 作为实验,XPPower的PBR500PS12B型AC-DC转换器的EMI性能在230VAC和180W负载下绘制,结果如图3所示。根据标准要求,转换器符合EN55032曲线B级辐射限值,具有良好的裕度,用于准峰值检测。增加了一个额外的滤波器,型号为XPPowerFCSS06SFR,衰减特性如图4所示。实线是共模和虚线差模衰减。 图5给出了对辐射的综合影响图,显示了在大约1MHz的情况下,总衰减(单位:dB)是原始的加上滤波器值。但在几个MHz以上,衰减比预期的要小。这是由于滤波器在高频时没有“看到”50欧姆的终端,降低了其衰减效应,并确认了实际测量的必要性,以确认符合辐射限值。 帮助 模块化EMI滤波器的类型和性能是一个复杂的选择,对于在产品发布临近时,在EMC测试中避免潜在的重新设计成本至关重要。使用大型滤波器过度杀戮成本高昂,甚至会产生意想不到的结果。制造商XPPower可以提供帮助,拥有广泛的滤波器补充其AC-DC转换器产品,可以选择IEC和机板安装格式的电流额定值和衰减特性。版本可用于所有应用,包括低漏类型的医疗,但更多计划用于大电流和三相应用。多级滤波器也可用于增加衰减以及根据需要自定义版本。 XPPower为其产品提供全面的应用支持,并可以通过在全球各地免费使用内部EMC测试设施,协助客户产品的预合规性测试。以上就是AC-DC转换器如何选择EMI滤波器的方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-15 关键词: 滤波器 emi ac-dc转换器

  • 变频器接线方法图解

    变频器接线方法图解

    目前,变频器的使用体现在各个方面、各行各业,大到工厂,小到家用电气,而变频器的使用,一定要注意控制线路的接线,掌握二次回路的控制方法。 变频器怎么接线?这是很多人会碰到的一个大问题,下面我们来用图解教 大家快速掌握简单的变频器接线方法! 上图是一副变频器接线图。 在变频器的安装中,有一些问题是 需要注意的。例如变频器本身有较强的电磁干扰,会干扰-些设备的工作,因此我们可以在变频器的输出电缆上加上电缆套。又或变频器或控制柜内的控制线距离动力电缆至少100mm等等。 要想弄清楚变频器如何接线,先要搞明白变频器是什么东西,变频器是一种电机调速装置,它会输出不同的电压和频率来改变电机的速度,从这个作用而言,它是一个可变的交流电源,可以收到命令控制的大功率电源,而功率大的电源,本质都是一种变电技术,都需要供给大功率的输入电源,因此需要所谓的主回路电路;而这个电源要输出什么样的电压和频率,是通过人或者人指挥的其他设备来控制的,这样需要控制回路电路。 变频器的结构是,先把工频电源,整流成直流,逆变成可变电压和频率的电源来带动电机,任何变频器都一样,只要接对主回路和控制回路就好了。 变频器接线方法 一、主电路的接线 1、电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上,一定不能接到变频器输出端(U、V、W)上,否则将损坏变频器。接线后,零碎线头必须清除干净,零碎线头可能造成异常,失灵和故障,必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时,要注意不要使碎片粉末等进入变频器中。 2、在端子+,PR间,不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西,或绝对不要短路。 3、电磁波干扰,变频器输入/输出(主回路)包含有谐波成分,可能干扰变频器附近的通讯设备。因此,安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF线路噪音滤波器,使干扰降到最小。 4、长距离布线时,由于受到布线的寄生电容充电电流的影响,会使快速响应电流限制功能降低,接于二次侧的仪器误动作而产生故障。因此,最大布线长度要小于规定值。不得已布线长度超过时,要把Pr.156设为1。 5、在变频器输出侧不要安装电力电容器,浪涌抑制器和无线电噪音滤波器。否则将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏。 6、为使电压降在2%以内,应使用适当型号的导线接线。变频器和电动机间的接线距离较长时,特别是低频率输出情况下,会由于主电路电缆的电压下降而导致电机的转矩下降。 7、运行后,改变接线的操作,必须在电源切断10min以上,用万用表检查电压后进行。断电后一段时间内,电容上仍然有危险的高压电。 二、控制电路的接线 变频器的控制电路大体可分为模拟和数字两种。 1、控制电路端子的接线应使用屏蔽线或双绞线,而且必须与主回路,强电回路(含200V继电器程序回路)分开布线。 2、由于控制电路的频率输入信号是微小电流,所以在接点输入的场合,为了防止接触不良,微小信号接点应使用两个并联的节点或使用双生接点。 3、控制回路的接线一般选用0.3~0.75平方米的电缆。 三、地线的接线 1、由于在变频器内有漏电流,为了防止触电,变频器和电机必须接地。 2、变频器接地用专用接地端子。接地线的连接,要使用镀锡处理的压接端子。拧紧螺丝时,注意不要将螺丝扣弄坏。 3、镀锡中不含铅。 4、接地电缆尽量用粗的线径,必须等于或大于规定标准,接地点尽量靠近变频器,接地线越短越好。 四、变频器接线注意事项。 1、变频器不同品牌不同型号接线原理类似,需要严格按照变频器接线图纸或者说明书来接线。 2、变频器工作中会出现高频开关状态,其漏感有可能在散热板或者机壳体上感应出危险电压,为了防止触电现象,变频器箱体E端子需接地! 3、变频器输入端最好接一个空气开关,保护电流值不能过大,进行短路保护。 4、控制线路尽量短,控制线路过长很容易使控制板受电磁波干扰而产生误动作,在一定程度上会影响变频器正常运行。 5、为了防止电磁干扰,变频器的输入线,输出线,和控制线路最好要使用屏蔽电缆,做好屏蔽层的接地,有需要的话也可以增加滤波器。 6、最重要:一定不能让零线N接地!!因为变频器拖动电机处于制动状态时,此刻电动机类似于发电机,电能会被变频器内部整流模块“堵到”主电路板上,正常接线情况下,变频器会进行保护降压,但是如果零线N直接接地,就会形成回路,产生大电流,超过电路板的承受电压,就会发生模块炸裂!

    时间:2020-05-10 关键词: 变频器 电源 滤波器

  • 电子元器件为何在5G时代会诞生

    电子元器件为何在5G时代会诞生

    今年是5G元年,全球各个通讯公司都使出来毕生的经历,为了在未来5G市场上抢占一块好的地方,他们之间的竞争也催生了一大批新技术。工信部发放4张5G牌照,标志着中国正式进入5G元年。5G商用牌照的发放,加快了5G基站的落地,带动了电子元器件的市场需求,也提高了电子元器件更迭换代的速度,从5G需求层面来看,电子元器件市场的发展前景极为可观。 一、天线量价齐升 5G催生手机与基站天线进入Massive MIMO时代,天线量价齐升。5G需要部署在多个频段,因此需要使用频谱更宽裕且带宽更宽的毫米波波段进行通信,使用大规模天线技术。因而手机天线在5G时代数量增加,列阵天线或成主流,天线封装材质也会发生变革,LCP天线有望成为主流,2020年其市场空间预计能达到24-30亿美元以上。通讯基站方面,5G时代MIMO等天线技术开启技术升级,不仅天线数量增加,而且辐射单元数量和性能也有更高要求。 二、驱动射频前端加速 5G时代通讯标准进一步升级,带来手机射频前端单机价值量持续快速增长,其价值量在5G时代有望成长至22美金以上。预计2022年手机射频前端市场规模将达到227亿美元,年均复合增速将达到14%。滤波器是射频前端市场中最大的业务板块,5G时代手机频段支持数量将大量增长,带动单机滤波器价值量快速增长,其市场规模将从2016年的52亿美元增长至2022年的163亿美元,年均复合增速达到21%。 三、基站升级增加,带动PCB量价齐升 随着5G商用的到来,毫米波发展推进数百万数目级别的小基站建设,通讯基站的大批量建设和升级换代将对企业通讯板形成海量的需求,PCB迎来升级替换需求。5G时代PCB量价提升具体表现在以下几个方面:1、基站单根天线所用PCB一方面数量或有所提升,另一方面需采用低损耗及超低损耗高频PCB,其均价也将有较大提升。2、RRU所用PCB板的尺寸会更大,且材料为高速材料,其价值量也更高。3、BBU使用PCB的面积和层数都会提高,且要求低损耗或者超低损耗,对PCB性能有一定的要求,附加值提升。 四、高频高速基材需求大 高频信号相较于低频信号来说其频段更为宽广,5G时代通信传输的频率更高,因而对高频PCB板与高速PCB板的需求更高,从而覆铜板高频基材与高速基材需求量增加。5G基站中DU与AAU中的天线反射板、背板、TPX&PA电路均采用高频基材,且对高频基材的性能要求更高,需要高频基材在保持介电损耗最小化的状态下维持介电常数稳定,因而 5G时代高频覆铜板的需求与附加值都将得以扩张。 为进一步推动我国电子元器件的产业发展,促进新型电子元器件的技术进步与应用水平提高,中电会展与信息传播有限公司在5G商用爆发前夕,在2019年10月30-11月1日举办的第94届中国电子展期间,围绕着5G产业重点展示关键元器件及设备,并举办多场5G与电子元器件融合与创新为内容的论坛活动,助力电子元器件行业把握发展机遇,实现跨越发展。据了解,展会成功邀请到了华为、中兴、移动、联通、电信、高新兴、移远通信等国内的5G巨头的积极参与,展会期间他们将展示什么样的新产品、对5G技术有哪些最新的见解、嘉宾之间又会碰出什么样的火花,让我们拭目以待!

    时间:2020-05-10 关键词: 滤波器 5G 移远通信

  • 首款国内自主开发高频体声波滤波器产品诞生!

    首款国内自主开发高频体声波滤波器产品诞生!

    近日,芯和半导体宣布,基于中芯集成电路(宁波)有限公司(以下简称“中芯宁波”)自主开发的高性能体声波谐振器技术以及全套晶圆级加工与封装工艺技术,芯和半导体的首款自主设计和开发的高频段体声波滤波器产品正式发布,并已向本土无线终端客户送样,进入系统客户的验证和测试阶段,预计第三季度进入批量生产和供货。 根据市场预测,随着5G商用的启动,射频前端市场将通过更多额外频段的载波聚合和MIMO技术,迎来新一波年均8%以上的高速增长。滤波器在全球射频前端市场中占最大份额,其出货量将会从2018年的530亿颗增长到2025年的1000亿颗左右,年增长率接近两位数。目前,国内滤波器市场主要为国外厂商所垄断,行业急需国内供应商的突围。 而本滤波器为一款低插损、高抑制WiFi 2.4GHz带通滤波器,封装尺寸仅为1.1mm×0.9mm×0.6mm,完全兼容当前主流1109的WiFi带通滤波器尺寸。同时,产品性能媲美同类国际领先产品,可以满足智能手机、无线终端、便携路由器、无线模组等多种系统应用需求。根据规划,芯和半导体在今年还将联合中芯宁波陆续发布包括B40、N41、B41、B7等在内的其他国内紧缺的中高频段射频滤波器、双工器、耦合器等产品。 (图片源自芯和半导体官网) 芯和半导体高级副总裁代文亮博士表示:“我们很高兴看到中芯宁波与芯和半导体的成功合作,开发出具有竞争力的体声波滤波器。中芯宁波具有先进和多样化的特种工艺半导体工艺开发和制造技术,其自主开发的高性能体声波谐振器及全套晶圆工艺技术,具备高Q值、低杂波等良好的微波器件性能,能够有力支持6GHz以下要求更低插损、更高隔离度性能的各个频段滤波器、双工器及多工器产品开发和设计。本次合作是芯和半导体与中芯宁波在IPD滤波器长期合作的基础上又一新型滤波器领域的紧密合作,丰富了滤波器种类,能够为射频前端客户提供满足各类需求的滤波器组合。” 中芯宁波副总裁沈忠亭博士表示:“芯和半导体具有很强的射频滤波器软硬件产品开发实力,我们非常有信心与芯和半导体战略合作,共同改变市场中本土中高频段滤波器产品紧缺的现状。芯和半导体具备业界先进的射频芯片封装设计仿真EDA平台和射频滤波器产品开发能力,能够在很短的时间里完成多款中高频体声波滤波器的产品设计、测试和优化迭代、及产品开发,为我们共同的客户创造价值。”

    时间:2020-05-08 关键词: 滤波器 芯和半导体

  • 高性能电机和伺服驱动器控制优化Σ-Δ调制电流测量方案

    高性能电机和伺服驱动器控制优化Σ-Δ调制电流测量方案

    作者:ADI公司Jens Sorensen、Dara O’Sullivan、Shane O’Meara 在高性能电机和伺服驱动器中,基于隔离式sigma-delta(Σ-Δ)的模数转换器(ADC)已成为首选的相电流测量方法。这些转换器以其强大的电流隔离和卓越的测量性能而闻名。随着新一代ADC的推出,其性能也在不断提高,但是,要充分利用最新的ADC的功能,就需要对其他的电机驱动器进行相应的设计。 简介 电机驱动器制造商不断提高其产品的性能和鲁棒性。一些改进是通过采用更先进的控制算法和更高的计算能力实现的。其他改进则通过最小化反馈电路中的非理想效应来实现,比如延迟、倾斜和温度漂移。1 就电机控制算法的反馈而言,最关键的部分是相电流的测量。随着控制性能提高,系统对时序精度、偏移/增益误差、多反馈通道的同步等非理想效应越来越敏感。多年来,半导体公司一直致力于减少反馈信号链中的这些非理想效应,而且这种趋势很可能会持续下去。ADuM7701就是为测量相电流而优化的最新一代隔离式Σ-Δ ADC示例。虽然ADC的性能很重要,但也很可能在反馈路径的其余部分造成非理想效应。本文不考虑ADC,主要讨论反馈路径的其余部分。虽然本文着重介绍电机控制应用,但它也适用于任何需要Σ-Δ ADC紧密同步的其他系统。 使用Σ-Δ ADC时的典型信号链如图1所示。模拟输入电压通过让相电流通过一个电阻分流器来产生。Σ-Δ ADC将模拟信号转换成1位数据流,并提供电气隔离,因此ADC之后的一切都与电机相电位隔离。转换器之后是通过滤波方式执行的解调。该滤波器将1位信号转换为多位(M位)信号,并通过抽取过程降低数据更新速率。虽然滤波器抽取降低了数据速率,但速率通常仍然过高,无法匹配控制算法的更新速率。为了解决这个问题,我们增加了最后的降采样阶段。 本文假设滤波器和抽取级在FPGA中实现,并且滤波器是一个三阶sinc滤波器(sinc3)。 图1.一种用于测量相电流的∑-∆信号链。   图2.(a)滤波器抽取率为5的sinc滤波器脉冲响应。(b)Sinc滤波器的阶跃响应以及与脉冲响应的关系。 Sinc滤波器同步 Σ-Δ ADC和sinc滤波器的缺陷在于很难在同一个时域中进行控制,并且缺少指定的采样时刻。2与具备专用的采样保持电路的传统ADC相比,这两种滤波器都有一些令人担忧的地方。不过也有办法解决这个问题。如本节所示,将sinc滤波器与系统的其余部分同步,并在适当的时刻采样相电流至关重要。如果未能正确做到这一点,测量结果将会大幅失真。 sinc滤波器的输出并不代表该时刻Σ-Δ ADC的输入。相反,输出是过去窗口期间输入的加权平均值。这是由滤波器的脉冲响应造成的。图2a显示了抽取率为5时sinc3的脉冲响应。从图中可以看出,滤波器输出如何成为输入序列的加权和,中间的采样获得较大权重,而序列开始/结束时的采样权重较低。 在继续讨论之前,需要给出几个基本定义。Σ-Δ ADC时钟,又称为调制器时钟,表示为fmod。抽取率(DR)决定抽取频率(fdec),并与fmod关联,如公式1所示: 图2右侧显示了脉冲响应对滤波器阶跃响应的影响。应用该步骤时,滤波器输出不受影响,滤波器在3个完整的抽取周期之后达到稳定状态。因此,sinc3滤波器的一些重要特性可以表述为: 群延迟为1.5个抽取周期 建立时间为3个抽取周期 在将滤波器与控制系统同步时,这些属性非常重要,本文将始终会用到。 在讨论sinc滤波器同步之前,必须先定义输入信号的特性。这反过来又会定义滤波器的同步特性。 图3显示了由电压源逆变器驱动的3相永磁电机的模拟相电流。调制方式为空间矢量PWM3,开关频率为10 kHz。将电机加载到5 A峰值相电流和3000 rpm转速。这种设置加上3个极对数,可以得到6.67 ms电气基本周期。 图3.采用空间矢量脉宽调制时的电机相电流。 相电流可以看作由两个分量组成:平均分量和开关分量。出于控制目的,仅关注电流的平均分量,因此必须完全去除开关分量。要提取平均分量,最常见的方法是对与PWM同步的信号(用于电机终端)进行采样。如图4所示。最上面的信号显示相电流的开关波形,中间的信号显示对应的逆变器相位臂的高端PWM,最下面的信号显示来自PWM定时器的同步信号。PWM同步信号在PWM周期的开始和中间进行置位。为简明起见,假设所有三相的占空比都是50%,意味着电流只有一个上升斜坡和一个下降斜坡。在PWM同步信号的上升沿,电流取其平均值,因此如果恰好在那一刻采样电流,开关分量将被完全抑制。实际上,采样保持电路相当于一个在开关频率上具有无限衰减的滤波器。 图4.在PWM周期的起始点和中心点处测量相电流会减弱电流纹波。 图5显示了将这种采样应用于图3中所示波形时的结果。右侧所示是实际相电流和采样电流的波形放大图。注意采样保持过程如何完全消除纹波。 采样电流以每单位表示,其中0 A映射到0.5,全比例值为8 A。选择这个比例是为了更容易与后面的∑-∆测量值进行比较。图5所示的结果为理想场景,采样后只剩下基波分量。因此,可以将这些数据当做比较∑-∆测量值的基准值。 ∑-∆测量和混叠 在理想的采样保持ADC中,由于严格控制采样时刻,所以能够提取基波分量。然而,Σ-∆转换是一个连续的采样过程,纹波分量将不可避免地成为测量的一部分。 在Σ-∆转换中,抽取率与信噪比(SNR)之间存在密切联系。抽取率越高,输出的有效位数(ENOB)越多。缺点是,随着抽取率增加,群延迟也会增加,因此设计者必须在信号分辨率和反馈链的延迟之间折中考量。一般来说,与控制周期相比,应将延迟保持在较小范围。对于电机控制,典型的抽取率在128到256之间,这可以很好地平衡信噪比和群延迟。 在数据手册规范中,通常使用256作为抽取率。例如,ADuM7701的ENOB为14位,抽取率为256。ENOB值如此高时,预计可以得到非常准确的测量结果。为了验证这一点,假设图3所示的相电流是采用Σ-Δ ADC在20 MHz时测量所得,数据流则由使用256抽取率的sinc3进行解调。结果如图6a所示。 图5.理想的相电流采样:(a)理想的采样相电流的基波周期,(b)相电流和采样相电流的波形放大图。   图6.(a)sinc滤波器的输出。(B)实际的相电流和sinc滤波器抽取输出的波形放大图。   图7.(a)sinc滤波器的采样输出。(b)测量误差。 相电流的基波分量非常明显,但与图5a所示的理想采样相比,测量信号存在很大的噪声。因此,虽然ADC和sinc滤波器本身提供了不错的ENOB数量,但反馈信号的质量却很差。从图6b可以看出其原因,该图是sinc滤波器输出和实际的相电流的波形放大图。注意相电流的10 kHz开关分量是如何发生相移,以及几乎未被sinc滤波器衰减。现在,假设在每个PWM周期执行一次电机控制算法,并在周期开始时读取最新的sinc滤波器输出。实际上,sinc滤波器的输出会向下采样,以匹配控制算法的更新速率。向下采样和得到的信号在图6b中显示为采样sinc输出。图7a显示了按照PWM速率滤波和采样的整个基波周期的结果。 很明显,相电流测量失真严重,因此控制性能会非常差。如此,应该增加扭矩波纹,并且需要降低电流控制环路的带宽。从理想测量值(图5a)中减去图7a中的测量值,就可以得到误差(图7b)。误差约为原比例信号的7%,与预期的14 ENOB相差甚远。 这个Σ-Δ测量和混叠场景演示了基于Σ-Δ的非常常见的电流测量模式,以及它是如何引导设计人员得出“Σ-Δ ADC不适合电机驱动器”这个结论的。但是,这个示例并没有显示出ADC本身的糟糕性能。相反,因为未能正确设置相电流测量值,所以余下信号链的性能欠佳。 ADC在几兆赫(一般为10 MHz至20 MHz)下对输入信号采样,在抽取率为256时,sinc滤波器有效去除调制噪声。在如此高的采样率下,滤波器输出中存在相电流纹波分量,在信号链的向下采样级,这可能成为一个问题(见图1)。如果纹波分量没有充分衰减,且电机控制算法以PWM速度消耗电流反馈,则结果会因为降采样而产生混叠。 根据标准采样理论,为了避免混叠,信号在一半采样频率以上时必须无能量。如果对Σ-Δ ADC输出向下采样至10 kHz,那么5 kHz或更高频率下的噪声将会混叠到测量值中。如图所示,在sinc滤波器之后,信号中还存在大量10 kHz开关噪声。降低10 kHz噪声的一种方法是增加抽取率,但是这样做会导致不可接受的长时间群延迟。我们需要采用一种不同的方法。 通过同步改善测量 上一节讨论的抗混叠方法的主要问题如图8所示。sinc滤波器的输出在与相电流开关分量无关的某个时刻被读取。输出信号被读取时,滤波器根据脉冲响应对输入信号进行加权平均。这个加权平均值有时跨越开关波形的低点,有时跨越高点。因此,用作反馈的信号含有明显噪声,频率从0 Hz到PWM频率的一半。 图8.脉冲响应与开关波形无关。 Σ-Δ ADC连续采样,sinc滤波器输出乘以每个PWM周期的测量值(通常10到20)。由于每次测量跨越3个抽取周期,所以脉冲响应会重叠。为了简化起见,图8中仅显示三个测量/脉冲响应。 图9.(a)脉冲响应锁定采用PWM时,sinc滤波器的采样输出。(b)测量误差。 问题的根源在于:脉冲响应没有锁定为电流的开关分量,而开关分量又被锁定为PWM。解决方案是选择抽取率,使每个PWM周期都有固定的整数抽取周期。例如,如果PWM频率为10 kHz,调制器时钟为20 MHz,抽取率为200,那么每个PWM周期正好有10个抽取周期。每个PWM周期有固定的采样周期,脉冲响应始终锁定为PWM,用于反馈的测量值在PWM周期内的同一点被捕获。采用这种同步方案的相电流测量如图9a所示。 显然,将响应同步与PWM同步会产生积极的影响。噪声会被消除,且乍一看,测量结果似乎与图5a中的理想测量值相似。但是,用理想测量值减去∑-∆测量值时,就会得出图9b所示的误差信号。误差大小与图7b中所示的值相似,但频谱发生了变化。现在,误差是一阶谐波,相当于增益误差。导致这种错误模式的原因如图10所示。 图10.脉冲响应被锁定为开关周期内的某个固定点。 虽然消除了白噪声误差分量,但由于测量值受到开关分量的影响,信号仍然是失真的。在图10中,注意sinc滤波器的脉冲响应如何围绕开关波形的峰值给出加权平均值。根据脉冲响应相对于PWM的相位,偏差的大小仅受纹波电流的大小限制。如图3所示,纹波分量的幅值在基波周期内发生变化,基波电流峰值时纹波最高,过零点时纹波最低。因此,测量误差为一阶谐波分量。 为了消除一阶谐波测量误差,脉冲响应必须始终以PWM周期的起始点或中心为中心,此时相电流正好等于其平均值。图11显示了以开关周期的起始点为中心的脉冲响应。在这一点周围,开关波形是对称的,因此,通过在每一边都有相同数量的测量点,纹波分量在这一点周围均为零。 图11.脉冲响应锁定为开关周期,并对准理想的测量点。 脉冲响应锁定,以平均电流的时刻为中心时,测量结果如图12a所示,测量误差如图12b所示。作为理想的采样测量,该信号不存在白噪声和增益误差。 结果表明,∑-∆测量值的质量不仅仅取决于抽取率。只有在无混叠时,普遍认为“增加抽取率会提高ENOB”的这种观点才是正确的。控制滤波器相对于输入信号的更新率和相位比抽取率更重要。例如,比较图7(基于256的抽取率)和图12(基于200的抽取率)。降低抽取率可显著改善测量结果。 图12.(a)脉冲响应锁定采用PWM,且以平均电流时刻为中心时,sinc滤波器的采样输出。(b)测量误差。 结论 综上所述,实现基于∑-∆的优化相电流测量值的条件如下: 三阶sinc滤波器的脉冲响应时间为3个抽取周期,这意味着数据需要3个抽取周期才能通过滤波器。 滤波器的脉冲响应必须以平均电流时刻为中心。 脉冲响应的1.5个采样周期必须在平均电流时刻之前,另外1.5个采样周期必须在平均电流时刻之后。 sinc滤波器在PWM周期内产生多个输出,但只使用其中一个输出。其余的输出都被忽略。 参考 1 Jens Sorensen、Dara O’Sullivan:“理解电机驱动器电流环路中非理想效应影响的系统方法。”Proceedings of PCIM,欧洲,2016年。 2 Jens Sorensen:“用于电机控制的Σ-Δ转换。”Proceedings of PCIM,欧洲,2015年。 3 Ahmet M. Hava、Russel J. Kerkman、Thomas A. Lipo:“适用于基于载波的PWM-VSI驱动器的简单分析和图形方法。”电气与电子工程师协会汇刊电力电子学卷,1999年1月。

    时间:2020-05-07 关键词: 电机 滤波器

  • 基于ADI AD9371高中频架构满足低SWaP要求与设计挑战

    基于ADI AD9371高中频架构满足低SWaP要求与设计挑战

    向小型化发展是全球卫星产业的主要发展方向之一。按照国际上普遍接受的标准,所谓小卫星一般质量在500kg以下,相比于大型航天器具有研制时间短、开发/发射费用低、机动灵活、组网能力强等优势,小卫星在政府和商业航天领域的应用越来越广泛。 卫星通信行业的最新趋势显示,信号传输正从X波段和Ku波段推进到Ka波段。过去,Ka波段中的发射机数量非常少,但随着这种趋势的发展,此范围内的频谱会变得越来越拥堵。这给此类系统的收发器设计提出了挑战,尤其是针对低尺寸、重量和功耗(SWaP)的市场,这些市场的尺寸和功耗要求会限制可达到的选择率。由于选择率压力越来越大,人们自然会折中考虑,降低选择率要求。某些情况下,例如频谱环境不那么明确的移动平台中,这种折中是有意义的。但在其他可以非常精确地预测干扰的平台中,选择率仍将是最高优先目标。 新兴移动卫星通信带来更低的SWaP要求 在典型的永久性卫星通信设施中,室外设备和室内设备在功能上是分开的。室外设备由Ka波段天线、低噪声块(LNB)和下变频级组成,其将Ka波段信号下变频为L波段信号,然后发送到室内单元。LNB和下变频级通常合并为一个单元,其输出端利用同轴电缆或光纤将信号发送到室内以供进一步处理。在发射侧,波形产生发生在室内L波段设备中。信号通过同轴电缆或光纤发送到室外设备。室外设备包含如下器件:一个块上变频器(BUC),用以将信号从L波段变频至Ka波段;一个HPA,用以将信号放大到所需的发射功率水平;以及一根天线。 由于是永久设施,固定安装地点中的器件通常不是针对低SWaP而设计。根据其特性和滤波要求,室外LNB可能有10" × 4" × 4"那么大。室外BUC通常有相同的尺寸,而室外HPA可能非常大,室内设备包含一个19英寸宽机架安装解调器。此设备负责完成接收和发射卫星通信信号的任务,但其SWaP效率可能不是很高。 随着政府和商业无人机使用越来越多以及便携式领域应用设备对卫星通信功能的需求增长,传统的固定安装基础设施的卫星通信已经满足不了要求,而且要求更高的瞬时带宽以满足图形以及语言等大数据的传输,而外形尺寸则保持不变甚至比上一代更小,并且要降低功耗以免携带笨重昂贵的电池。SWaP限制需求日益增强。 利用高中频架构克服低SWaP设计挑战 低SWaP的需求不断增加,但还有许多挑战需要克服。举例来说,单单滤波这一项要求就会使此类系统的尺寸增加不少。随着频率范围提高到Ka波段,当下变频到1 GHz中频时,越来越难以实现同样的抑制性能。这就需要增加滤波器数量或增大滤波器尺寸,但由此会增加这些滤波器带来的额不菲成本。 在低SWaP应用中人们希望数字化处理和FPGA尽可能靠近天线,这种本地处理为此类使用多少带宽设置了限制,因为要处理的带宽越宽,则所需的时钟速率和器件功耗越高。在传统固定安装的Ka波段网络中,可以使用高达1 GHz的瞬时带宽。在低SWaP市场中,100 MHz到200 MHz更符合实际。针对此类市场,更好且更合适的架构是高中频架构。这种架构利用了最新的直接变频收发器相关技术。在直接变频收发器中,输入RF能量直接变频到基带,并分割为I和Q两个单独的流。此类产品已将其频率范围提高到6 GHz,从而支持新的独特使用场景。 过去,这些器件的性能满足不了要求超高性能的军用和商用系统的需要,而最近几年这种技术的新突破已经可以满足这些高性能需求,特别是实现了更高带宽、更好线性度、更多集成数字信号处理功能、更容易校准。这些器件的典型带宽高达200 MHz,而且可以针对不需要高带宽的情况进行调整。在频谱拥挤的环境中,此类器件的高线性度还有助于提高性能。这会使灵敏度略有降低,但在这种环境中,此类折中是必要的。此外,集成DSP功能可降低系统中FPGA的负担,节省功耗,减少复杂性。这些器件集成的FIR滤波器可进一步帮助解决拥挤环境中常见的许多通道选择率问题。此类器件还集成了连续时间Σ-Δ型ADC,抗混叠滤波是这类ADC的固有功能,因此不再需要SAW滤波器,这有助于降低此类系统的延迟。 基于ADI公司AD9371的高中频架构应用分析 在高中频架构中,Ka波段不是直接变频为基带,而是先转换到高中频,然后馈入直接变频接收机。由于此类转换器的频率范围得到提高,该中频可以放在5 GHz到6 GHz之间。中频频率从1GHz(当今的典型系统)提高到5 GHz,使得镜像频率范围比以前离得更远,从而将前端滤波要求大大降低(前端滤波简化是缩小此类系统尺寸的一个因素。)ADI公司前几年推出的捷变频收发器AD9371就是此类高中频架构的一个典型案例,这是一款高度集成的宽带RF收发器,提供双通道发射器和接收器、集成式频率合成器和测试和数字信号处理功能。 图中显示了基于AD9371的系统案例,此系统由一个17 GHz到21 GHz的接收机通道和一个27 GHz到31 GHz的独立发射机通道组成。从接收机通道开始,输入RF能量先由Ka波段LNA放大,再进行滤波以让17 GHz到21 GHz信号通过混频器。混频器利用一个22 GHz到26 GHz范围的可调谐LO将17 GHz到21 GHz频段以100 MHz一段下变频至5 GHz IF。前端滤波器处理27 GHz到31 GHz范围中的镜像抑制、LO抑制和带外信号的一般抑制,防止来自m × n镜像的杂散信号通过混频器。此滤波器很可能需要定制,但由于对此滤波器的要求降低,所以其尺寸、重量和成本会比传统系统要低。 图. 采用AD9371的接收机和发射机卫星通信系统示例 一旦将RF前端转换到5 GHz的高中频,就会进行进一步放大和滤波,然后发送到AD9371。高中频所需的滤波比较简单,利用现成的廉价小型LTCC滤波器即可轻松完成。这里的主要关注是要确保无中频谐波影响AD9371。在发射侧,AD9371可用来产生并输出最高+4 dBm的5 GHz波形。IF位于5.3 GHz的频率,不同于接收机上的5.1 GHz,这是为了降低两个通道之间发生串扰的可能性。然后对输出滤波以降低谐波水平,接着馈入上变频混频器,变频到27 GHz至31 GHz前端。这可以利用与接收机侧相同的22 GHz至26 GHz范围的LO来完成。 此外,采用直接变频收发器可为频率规划提供更大的灵活性。这里仅给出了一个例子,但还有许多可能的频段可以使用相同的架构。AD9371能够快捷轻松地改变其IF频率,使得系统可以灵活地避免有问题的杂散响应,或者像人们对软件定义无线电的预期那样进行性能优化。 总结 尽管通用移动通信获得迅猛发展,但对随时随地实现通信和数据连接的需求来说依然有盲区,小尺寸卫星通信市场由此快速发展,。此外,随着X和Ku波段日益拥挤,推动低SWaP系统向Ka波段发展。利用利用集成式收发器AD9371的高中频架构,用GSPS ADC取代集成收发器以提高瞬时带宽,并有效满足低SWaP要求。

    时间:2020-05-07 关键词: adi rf 滤波器

  • 高通正式推出了ultraSAW滤波器

    高通正式推出了ultraSAW滤波器

    高通在全球手机芯片及调制解调器(基带芯片)领域的成就有目共睹。如今,高通正在积极将自身的优势扩展至射频前端相关领域。 滤波器是射频前端的核心组件,主要用于将手机发射和接收的无线电信号从不同频段中分离出来。滤波器包括声表面滤波器(SAW)、体声波滤波器(BAW)、MEMS滤波器和IPD等,其中SAW和BAW是应用最为广泛的滤波器种类。 今日,高通宣布其在表面滤波器(SAW)领域取得了一项突破式创新--推出ultraSAW薄膜式射频滤波器技术。据悉,高通此次推出的ultraSAW滤波器能够实现将插入损耗提升整整1分贝(dB),在2.7GHz以下频段范围内可以提供比与之竞争的体声波(BAW)滤波器更高的性能。 高通推出的ultraSAW滤波器的主要特点是:出色的发射、接收和交叉隔离能力;高频率选择性;品质因数高达5000-明显高于与之竞争的BAW滤波器的品质因数;极低插入损耗以及出色的温度稳定性,维持在个位数的ppm/开尔文范围内的极低温度漂移。 高通称,与具有相似性能指标的其它商用解决方案相比,ultraSAW技术可支持OEM厂商在5G和4G多模移动终端中以更低成本实现更高能效的射频路径。 高通实验室的校准测试,该测试将ultraSAW预商用器件与竞品比较 高通强调,ultraSAW对于进一步提升高通的射频前端(RFFE)产品组合和骁龙TM 5G调制解调器及射频系统的性能至关重要。目前,高通正在多条产品线中集成ultraSAW技术,包括功率放大器模组(PAMiD)、前端模组(FEMiD)、分集模组(DRx)、Wi-Fi分离器、GNSS分离器和射频多工器。 据了解,射频性能的提升可支持OEM厂商为消费者带来具有出色连接性能和持久续航的5G终端。高通表示,采用ultraSAW技术的一系列分立式和集成式产品于2020年第一季度开始量产,OEM厂商采用该技术推出的商用旗舰终端预计于2020年下半年推出。

    时间:2020-05-06 关键词: 高通 滤波器 5G

  • 利用LTCC技术实现LTCC AiP设备的开发

    利用LTCC技术实现LTCC AiP设备的开发

    继LTE/4G通信之后,第5代移动通信系统“5G”服务已在世界范围内启动。利用毫米波带的电波实现“超高速、大容量”、“多用户同时连接”、“超低延迟”的5G通信中,将会大量设置的小型基站的“多元天线”发挥着极其重要的作用。TDK正在利用在高频元件和模块等制造过程中积累的LTCC技术,开发将多元天线的关键设备天线阵列和BPF(带通滤波器)集合为一体的“LTCC AiP(封装天线)”设备。通过采用低介电常数、低损耗的新型LTCC材料等措施,实现5G通信所需的高特性,同时还具有卓越的量产性、环境耐受性、放热特性等,使灵活的5G通信系统设计成为可能。 “超高速、大容量”、“多用户同时连接”、“超低延迟”是5G通信的3大特点 具有“超高速、大容量”、“多用户同时连接”、“超低延迟”三大特点的5G通信,作为“万物互联”的IoT/IoE社会的通信基础设施受到了全世界的极大关注。5G通信与过去的移动通信的不同点在于,5G通信采用的是毫米波※带的电波。 通信速度高达4G的10倍以上,实现了大容量通信,可在短短数秒内完成高清电影下载。 ※一般情况下,毫米波(EHF波)指的是波长1~10mm、频率在30~300GHz范围内的电波。 在5G通信中,将频率约在24~100GHz范围内的电波(包括微波(SHF波)即频率在24 GHz左右的电波)称为毫米波。本文中所提到的毫米波指的也是在这个范围内的电波。 另外,在5G通信中,与该毫米波带一起被利用的还有频率低于6GHz的微波。电波的频率越高,越接近于光的性质,直线度增强,接收距离变短。因此,在采用毫米波电波的5G通信中,基站可覆盖的通信区域小于LTE/4G。因此,如下图所示,5G通信是通过叠加结构的网络来提供服务的,这种叠加结构是在涵盖现有LTE/4G及以下级别通信的宏基站上重叠设置大量涵盖5G通信的小基站而构成的。 通过在现有宏基站(~LTE/4G)上重叠设置(叠加)大量小基站(5G),维持顺畅的通信。 5G在具有超高速、大容量的特点的同时,还利用后面将要提到的一种名为“波束成形”的技术,实现在每平方千米范围内同时连接100万台客户端的多用户同时连接功能。此外,通信延迟几乎为零的超低延迟也是其一大特点。通过这些技术,在诸如汽车和机械的远程操控中,可实现丝毫感觉不到延时的无缝操作。同时,通过与机器人技术的融合,有望在远程手术等方面大展拳脚。5G能够使传统通信不可能实现的多种多样的应用成为可能,但在实用化和普及方面,还存在很多需要解决的技术课题。 多元天线和波束成形是5G通信的关键技术 在克服电波接收距离短这一难题的同时,可同时连接多个客户端而无延迟现象的5G关键技术,是基站的“多元天线”和“波束成形”。多元天线是由数量在10~100以上的大量天线元件组成的多功能天线,通过控制由天线元件发射的信号的位相等,使电波以波束的形式射向远方,同时将电波定点输送至数量众多的各个客户端。这便是被称为波束成形的技术。 Small Cell基站的多元天线向5G客户端定点发送波束状电波。由此,不仅能克服毫米波电波接收距离短的问题,还可实现多用户同时连接功能。 应用于多元天线的TDK的LTCC技术 在面向5G基站的多元天线方面,已经开发出了将多个天线元件按矩阵状排列的平面阵列天线。在平面阵列天线中,每个天线元件按所用电波的约二分之一波长为间隔进行搭载。例如,频率为20GHz的电波的元件间隔为约7.5mm,16×16=256个元件组成的平面阵列天线的尺寸是长约12cm的正方形。若频率高于20GHz,则在相同的面积中可以集积更多数量的天线元件。但阵列天线还连接有BPF(带通滤波器)和IC等元件,因此系统整体的小型化与阵列天线的制造方法有着极大的关系。另外,毫米波容易被障碍物屏蔽,要在高楼林立的街道和大型购物中心等场所维持稳定的通信,需要设置大量的小型基站,并要求采用能够以低廉的成本量产作为关键设备的多元天线的制造方法。而作为这方面较为恰当的制造方法而重新受到人们关注的,是LTCC (Low Temperature Co-Fired Ceramics:低温烧成陶瓷)工艺。LTCC工艺是在高频元件、模块等制造过程中开发出来的积层陶瓷基板工艺。BPF等滤波器在原理上是由电感器(L)和电容器(C)组合而成的回路,但在高频领域不能使用片式电感器和片式电容器之类的分立元件(单个元件)。因此,如下列模式图所示,在介电陶瓷薄板上形成金属导体的微细电路(微带线),通过该导体线路,发挥其作为电感器和电容器的功能,制造BPF等高频元件和模块。 电容器层采用的是高介电系数的陶瓷材料、电感器层采用的是低介电系数的陶瓷材料,因所采用的薄板材质不同,将这些材料进行共烧需要非常高的技术。 在高频领域,导体线路中的电阻成分会降低滤波器的特性,因此导体采用的是电阻较小的银(Ag)。但银的熔点是960℃,若按普通的陶瓷烧成温度(1300℃左右)进行烧成,导体线路便会熔化变形。因此,为了保证能在低于银熔点的低温(约900℃)条件下完成烧成,一种在氧化铝基陶瓷材料中添加特殊玻璃成分的基板材料被开发出来。LTCC工艺便是利用该低温烧成陶瓷基板,对电感器部和电容器部的导体线路进行丝网印刷,然后将其层叠起来进行低温烧成。 将天线元件与BPF集合为一体的“LTCC AiP设备” 在采用LTCC工艺制造高频元件和模块时,为实现小型化和提高特性,要使用不同材质的陶瓷薄板,即电容器层采用的是高介电系数的陶瓷薄板,电感器层采用的是低介电系数的陶瓷薄板。但是,若将这些薄板层叠并共烧的话,会因热膨胀率等不同而出现翘曲和剥离等问题。TDK最先确立了“不同材质共烧技术”这种高端的LTCC工艺,解决了这一难题,并实现了用于移动通信客户端的高频滤波器和前端模块等的产品化并投入市场。利用以该不同材质共烧技术为代表的常年积累下来的LTCC技术,面向5G通信基站的多元天线开发出来的,是TDK的“LTCC AiP(封装天线)”设备。如下列产品外观和截面图所示,这是一种通过LTCC工艺将4×4的天线元件与BPF集合为一体(AiP)的复合型设备。可将天线元件与BPF在同一制程集合为一体,并制造出用于实现阵列天线的大型基板,这是只有LTCC工艺才有的优越性(可根据用途提供仅有天线元件的产品或仅有BPF的产品)。 天线层采用低介电系数、BPF层采用低损耗(高Q特性)的新型LTCC材料被开发出来并得到应用,从而使毫米波带也能得到更高的收益(利润),这是LTCC AiP设备的一大特点。另外,与采用树脂基板的产品相比,LTCC AiP设备的优势是具有卓越的环境耐受性和放热特性,且设计的自由度高。另外,还可轻松应对26GHz帯、28GHz帯、39GHz帯等各种频段,用于5G通信基站RF信号收发回路的多元天线,可发挥优异的性能。 TDK还计划利用毫米波电波暗室等,为客户提供内置于套件后的特性评估和调整支持等服务。

    时间:2020-05-05 关键词: 移动通信 滤波器 5G

  • 意法半导体推出集成共模滤波器和ESD抑制功能的新汽车通信保护器件

    中国,2020年4月28日——意法半导体的经过车规认证的ECMF04-4HSM10Y和ECMF04-4HSWM10Y高速串行总线汽车共模滤波器(CMF)集成了低钳位电压的瞬态抑制二极管,可用于保护接口芯片。 作为市场上首批获得车规级认证和汽车浪涌合规保证的共模滤波器,这两款产品不仅根据AEC-Q101要求进行生产并通过认证,而且还针对汽车浪涌特性(例如ISO10605)进行了设计和测试。 这两款滤波器可以替代分立共模扼流圈或者不具备ESD 保护功能且体积较大的LTCC(低温共烧陶瓷)集成器件。它们对于发挥先进驾驶辅助系统(ADAS)的可靠功能至关重要,通常被应用于相机、雷达、显示器、多媒体设备的高速数据线和其它连接线路中,防止无线通信设备的干扰问题。这两款产品的封装面积为3.5mm2,高度为0.75mm,可以节省电路板空间,简化设计,并降低物料清单成本。 ECMF04-4HSM10Y的差分带宽为2.2GHz,可抑制HDMI 1.4、MIPI等通信连接的共模噪声。深度衰减在900MHz时达到-25dB,在1.5GHz时达到-14dB,可防止辐射噪声降低蜂窝和GPS天线的灵敏度。 ECMF04-4HSWM10Y的带宽更大,达到3.5GHz,应用范围扩至LVDS、DisplayPort™、USB 3.1和HDMI 2.0总线。ECMF04-4HSWM10Y衰减在2.4GHz时为30dB,而在5.0GHz时为-16dB,可以保护Bluetooth®设备和V2x(车物通信)的Wi-Fi天线,以及蜂窝和GPS系统。 ECMF04-4HSM10Y和ECMF04-4HSWM10Y已经量产,采用2.6mm x 1.35mm QFN10L封装。

    时间:2020-04-28 关键词: 滤波器 esd 通信保护

  • 电源滤波器的一些方案解析

    电源滤波器的一些方案解析

    什么是电源滤波器?有什么作用?自然界中存在雷电等自然现象,这些自然现象会对产品带来很大的干扰,另一力面随着电子设备的增多, 产品工作的电磁环境越来越复杂, 如雷达、变电站、 广播, 通讯等都会产生较大的辐射干扰,甚至同一个电源网络中还要其它的干扰源和易被干扰的设备存在。为了保证产品的正常工作和不影响其它设备的正常工作,电源滤波器必不可少。 电源滤波器对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除。通过在电源线中接入电源滤波器,得到一个特定频率的电源信号,或消除一个特定频率后的电源信号。 电源滤波器的特点 电源EMI 滤波器实际上是一种低通滤波器,它几乎无衰减地把直流、50Hz 或400Hz 的电源功率传输到设备上, 却能大大衰减经电源传入的EMI 信号, 保护设备免受其害。同时,又能有效地控制设备本身产生的EMI 信号, 防止它进入电源网络, 影响同一网络的其它设备。另外电源滤波器也是产品满足相关电磁标准的必要器件, 如汽车电子中的国际标准CISPR25就对电源线上的传导干扰有要求. 电源滤波器主要技术参数 额定电压 额定电压是电源滤波器用在指定电源频率时的工作电压。如用在50Hz单相电源的滤波器, 额定电压为250V。 额定电流 额定电流(Ir)是在额定电压和指定环境温度条件下所允许的最大连续工作电流。在滤波器产品目录和有关资料中,应标明额定电流的环境温度。为了使滤波器能长期稳定的工作,在设计时额定电流需要留一定的余量。 漏电流 在电气设备的正常运行过程中,一部分电流沿着保护接地导体流入大地,该电流称为漏电流,是用户的一个安全隐患,因此,大多数产品安全标准均对漏电流进行了限制。为了保护人身安全,各国对漏电流都有严格规定。 插入损耗 插入损耗是滤波器最为重要的技术参数之一。设计人员考虑的中心问题就是,在保证滤波器安全、可靠性、机械等能满足相关标准的情况下,实现尽可能高的插入损耗。电源滤波器产品说明书中给出的插入损耗曲线,一般是按有关标准的规定,在50Ω系统内测得的。实际应用中,滤波器输入输出端的阻抗可能不是50Ω, 设计中要重点关注. 电源滤波器的安装 捆扎设备电缆时,不能把滤波器电源端和负载端的线束捆扎在一起,这样会存在滤波器输入输出 端之间电磁耦合可能。严重破坏了滤波器和设备屏蔽对 EMI 信号的抑制能力, 滤波器的作用大打折扣。滤波器的外壳与系统地之间有良好的电气连接。滤波器的接地线需要短而粗。有条件的情况下, 通过金属螺钉打孔接地。以上就是电源滤波器的一些解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-27 关键词: emc 电源 滤波器

  • 模块化的交流线路过滤器,EMI交流线路滤波器

    模块化的交流线路过滤器,EMI交流线路滤波器

    什么是EMI交流线路滤波器?它有什么作用?对于以交流电源为动力的设备,通常使用模块化的交流线路过滤器,它可以作为连接器的一部分,也可以作为底盘的一部分,特别是在工业、医疗和ITE等专业环境中。这种设备通常包括一个嵌入式的交直流转换器或电源,也可以是底盘式的,有时也可以是机架式或pcb式的。在每一种情况下,电力供应将始终作为独立部分满足排放的法定要求,典型的EN55011/EN55032用于传导和辐射干扰。但可能仍然需要额外的过滤。 经验丰富的设备设计师都知道,仅仅使用兼容的组件并不能保证最终产品符合EMC要求。原因是多方面的。例如,设备交直流转换器的合规性测试是在非常特定的条件下进行的,包括假定的交流线路阻抗、输出负载、电缆长度和路由,以及部件相对于地面的位置。当一个最终产品被测试时,这个AC-DC转换器安装在内部,所有这些条件都不同,导致不同的,往往更糟糕的传导电磁干扰信号。来自其他部件的辐射电磁干扰也可以在电力电缆上检测到,从而增加传导水平。 模块化过滤器可以使系统电磁干扰合规 一个外部模块过滤器可能是解决方案,但有数百个选择,哪一个是最佳的?让我们首先看看一个典型的商业滤波器的内部电路,并考虑每个组件的作用。 电容CX衰减差分模式噪声、信号、和尖峰出现从线路到中性由迅速变化的电流在转换器。电容器的额定电压为X1、X2或X3,因为它们能够承受交流线路上的电压瞬变。电感L是一个共模或电流补偿扼流圈,两个绕组相控,如图所示。共模噪声是由变换器内电压的快速变化引起的,从线路和中性点到地面,阻风门是高阻抗的,每个CY电容都将噪声电流引到地面。正常运行的电流通过扼流圈上的两个绕组,导致铁芯中的磁场抵消,因此可以使用高电感值,而不用担心磁饱和。通常,L绕组之间的耦合不够完美,从而产生了一些漏感,表现为一个单独的串联电感,增加了差分模式衰减。 虽然CX可以是实际范围内的任何电容值,但这两个CY值受接地泄漏电流要求的限制。有Y1型、Y2型、Y3型和Y4型,额定工作电压和瞬态电压均有下降。漏电电流通过Y电容器是一个潜在的问题,因为他们桥安全屏障线和中性点对地。如果设备金属外壳的保护接地失效,外壳就会通过Y型电容器浮到线路电压,并可能引起电击。因此,这些Y电容器的值被限制在不允许超过规定的电流通过套管,这个量是由特定应用环境的标准设置的。限制范围可以从几十毫安工业系统降至不到10µa的心脏流动医疗应用程序。 电阻R1是一个高阻值的电阻,通常为1M欧姆,如果交流电源突然断开,并且不能依靠负载将电荷抽走,在交流连接器插脚上留下一个潜在的危险电压,则R1用于放电CX。IEC 62368-1等标准规定,对于CX > 300nF(纳米法拉),R1应在两秒后将电容器放电至60V以下,而对于CX < 300nF则允许更高的电压。同样,对于只有训练有素的人员才能接触到的设备,允许的电压限制更高。 不过,其他标准是不同的。例如,iec60601 -1医疗设备要求在一秒后放电小于60V,但如果CX小于100nF则没有要求。IEC 62368-1等标准还要求电阻器承受瞬时电压,如果在熔断器前安装电阻器,则电阻的偏差不超过10%。因此,电阻R1将是一个高规格的部分。在某些应用中,R1在正常情况下的功耗可能会限制其遵守美国能源部(DoE)和欧洲ErP指令等机构规定的备用或空载损耗限制的机会。 图1中所示的fuse可以包含在模块过滤器中,特别是像流行的IEC320-C14类型这样的面板安装类型(图2)。 在商业应用中,线路中的单个保险丝是正常的。如果熔断器元件符合标准,它将简化下游组件的规格,如R1所述。一些应用程序,如医疗设备和II类IT,要求线路和中性点同时熔断,以覆盖意外连接反转的可能性。在单个熔断器的情况下,如果发生连接反转,则会使带电线路处于不稳定状态,并在电源开口处依赖于上游熔断器或断路器,从而导致接地保护短路。但是,这些上游设备可能被额定为高电流值,以保护多负载的线路,而且不能保证在设备故障时迅速打开,这可能会导致火灾危险。然而,双保险丝也有缺点,即连接到中性点的过电流可能只会打开中性点的保险丝,使设备表面上是死的,但内部仍然有活的连接。 选择滤波器 滤波器的机械格式是选择过程的自然起点。机械变型可作为IEC进口件,带有螺丝或卡扣式安装,可根据应用要求选择开关以及零个、一个或两个保险丝。IEC进口类型的额定为10A的C14和16A的C20,底盘安装部件可提供20A及以上。底盘安装滤波器,通常有6面屏蔽和直接固定导电接地金属,提供非常有效的电磁干扰衰减。 对于所有类型,医疗版本可用,省略了Y电容器降低泄漏电流通常5µA最大值。这种省略必然意味着共模衰减减少了,可能需要在其他地方进行补偿,例如通过级联滤波器。在给定最低输入电压和负载功率因数的情况下,从负载功率需求可以很容易地计算出滤波器的额定电流需求。例如,滤波器负载为200w,功率因数为0.9,在90vac时,会产生200w / (0.9 x 90 VAC) = 2.47A的电流。在这种情况下,可以选择3a级的滤波器。 选择滤波器所需的衰减最好是在不安装滤波器的情况下测量系统性能,然后计算需要从外部滤波器获得多少额外的衰减才能满足规格要求。滤波器数据表中的衰减曲线将给出滤波器性能的指示,但要记住,数据表的性能是在规定的测试条件下,通常是50欧姆源和负载阻抗。虽然交流电源可以使用线路阻抗稳定网络(LISN)进行标准化,但应用负载可能与数据表的测试条件有很大不同。 在交直流电源中,与内部滤波器级联的滤波器模块也会产生意想不到的结果,可能出现的谐振甚至会导致临界频率处的电磁干扰放大。作为一个例子,一个电磁干扰图取自一个典型的交流-直流转换器的XP电源,部分PBR500PS12B,运行在230 VAC和180 W,如图3所示。图中拟峰值检测符合en55032曲线B排放限值线。然后在交流线路中插入一个滤波器,即XP Power FCSS06SFR,其产生的衰减特性如图4所示。虚线为差分模式,实线为共模衰减。总体组合结果如图5所示。 可以看出,在1mhz左右,滤波器的衰减降低了预期的发射量,但在10mhz及以上,改善并不符合预期,这意味着模块化滤波器在这些频率下并没有“看到”50欧姆的终止。它给出的衰减比预期的要低。这一结果证实了进行实际测量以确定合规性的必要性。 咨询专家 在最初阶段正确地遵守EMC对于避免最终产品测试中高昂代价的失败是至关重要的。然而,解决方案不是简单地使用一个超大的模块过滤器在交流入口,这可能会增加不必要的成本,甚至适得其反,得到意想不到的衰减结果。相反,设计人员应该执行测试并进行测量,以确定其应用程序的实际过滤器需求。 像XP Power这样的电源制造商可以提供帮助,提供一系列带有模块化过滤器的交直流电源产品,这些过滤器的版本是为ITE、工业和低泄漏医疗应用等量身定制的。有些公司甚至为客户提供全面的应用程序设计支持,并免费使用他们的内部EMC合规前测试设施。以上就是EMI交流线路滤波器的相关解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-26 关键词: cx 滤波器 emi

  • Vishay推出的新型ThermaWickÔ表面贴装热跳线片式电阻可消除电气隔离元件热量

    Vishay推出的新型ThermaWickÔ表面贴装热跳线片式电阻可消除电气隔离元件热量

    宾夕法尼亚、MALVERN —2020年4月7日 — 日前,Vishay Intertechnology, Inc.宣布,推出ThermaWickÔ THJP系列表面贴装热跳线芯片电阻。Vishay Dale薄膜器件使设计人员能够通过提供导热通道,将电气隔离器件的热量传递到接地层或通用散热器。 日前发布的芯片采用氮化铝衬底,导热率高达170 W/m°K,可将连接器件的温度降低25%以上,从而使设计人员能够提高这些器件的功率处理能力,或延长现有工作条件下的使用寿命,同时保持每个器件的电气隔离。由于避免了相邻器件受热负荷的影响,因此可提高整体电路的可靠性。 THJP系列器件容量低至0.07 pF,是高频和热梯应用的绝佳选择。热导体可用于电源和转换器、射频放大器、合成器、pin激光二极管以及AMS、工业和电信应用滤波器。 器件从0603到2512分为六种外形尺寸,同时可提供定制外形尺寸。0612和1225外形尺寸采用长边端接提高导热能力。热跳线片式电阻有含铅(Pb)和无铅(Pb)卷包端接两种类型供选择。 器件规格表: ThermaWick THJP系列热跳线片式电阻2020年第1季度提供样品并实现量产,供货周期为6周。

    时间:2020-04-07 关键词: 元件 芯片 滤波器

  • 常用抗干扰技术解析

    常用抗干扰技术解析

    电路有干扰怎么办?常用抗干扰技术有哪些?在电子测量装置的电路中出现的、无用的信号称为噪声,当噪声影响电路正常工作时,该噪声称为干扰。信号传输过程中干扰的形成必须具备三项因素,即干扰源、干扰途径以及对噪声敏感性较高的接收电路。因此消除或减弱噪声干扰的方法可以针对这三项中的其中任意一项采取措施。在传感器检测电路中比较常用的方法,是对干扰途径及接收电路采取相应的措施以消除或减弱噪声干扰。下面介绍几种常用的、行之有效的抗干扰技术。 1、屏蔽技术 利用金属材料制成容器.将需要保护的电路包在其中,可以有效防止电场或磁场的干扰,此种方法称为屏蔽。屏蔽又可分为静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽等。 2、静电屏蔽 根据电磁学原理,置于静电场中的密闭空心导体内部无电场线,其内部各点等电位。用这个原理,以铜或铝等导电性良好的金属为材料,制作密闭的金属容器,并与 地线连接,把需要保护的电路值r其中,使外部干扰电场不影响其内部电路,反过来,内部电路产生的电场也不会影响外电路。这种方法称为静电屏蔽。例如传感 嚣测量电路中,在电源变压器的一次侧和二次侧之间插入一个留有缝隙的导体,并把它接地,可以防止两绕组之问的静电耦合,这种方法属于静电屏蔽。 3、电磁屏蔽 对于高频干扰磁场,利用电涡流原理,使高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流,消耗干扰磁场的能量,涡流磁场抵消高频干扰磁场,从而使被保护电路免受高频 电磁场的影响。这种屏蔽法称为电磁屏蔽。若电磁屏蔽层接地,同时兼有静电屏蔽的作用。传感器的输出电缆一般采用铜质网状屏蔽,既有静电屏蔽又有电磁屏蔽 的作用。屏蔽材料必须选择导电性能良好的低电阻材料,如铜、铝或镀银铜等。 4、低频磁屏蔽 干扰如为低频磁场,这时的电涡流现象不太明显,只用上述方法抗干扰效果并不太好,因此必须采用采用高导磁材料作屏蔽层,以便把低频干扰磁感线限制在磁阻很 小的磁屏蔽层内部。使被保护电路免受低频磁场耦合干扰的影响。这种屏蔽方法一般称为低频磁屏蔽。传感器检测仪器的铁皮外壳起低频磁屏蔽的作用。若进一步 将其接地,又同时起静电屏蔽和电磁屏蔽的作用。 基于以上三种常用的屏蔽技术,因此在干扰比较严重的她方,可以采用复合屏蔽电缆,即外层是低频磁屏蔽层。内层是电磁屏蔽层.达到双重屏蔽的作用。例如电容式传感器在实际测量时其寄生电容是必须解决的关键问题,否则其传输效率、灵敏 度都要变低。必须对传感器进行静电屏蔽,而其电极引出线采用双层屏蔽技术,一般称之为驱动电缆技术。用这种方法可以有效的克服传感器在使用过程中的寄生 电容。 5、接地技术 接地技术是抑制干扰的有效技术之一,是屏蔽技术的重要保证。正确的接地能够有效地抑制外来干扰,同时可提高测试系统的可靠性,减少系统自身产生的干扰因 素。接地的目的有两个:安全性和抑制干扰。因此接地分为保护接地、屏蔽接地和信号接地。保护接地以安全为目的,传感器测量装置的机壳、底盘等都要接地。要求接地电阻在10Ω以下。屏蔽接地是干扰电压对地形成低阻通路,以防干扰测量装置。接地电阻应小于0.02Ω。 信号接地是电子装置输入与输出的零信号电位的公共线,它本身可能与大地是绝缘的。信号地线又分为模拟信号地线和数字信号地线,模拟信号一般较弱,故对地线要求较高:数字信号一般较强,故对地线要求可低一些。不同的传感器检测条件对接地的方式也有不同的要求,必须选择合适的接地方法,常用接地方法有一点接地和多点按地。下面给出这两种不同的接地处理措施。 6、一点接地 在低频电路中一般建议采用一点接地,它有放射式接地线和母线式接地线路。放射式接地是电路中各功能电路直接用导线与零电位基准点连接:母线式接地是采用具有一定截面积的优质导体作为接地母线,直接接到零电位点,电路中的各功能块的地可就近接在该母线上。这时若采用多点接地,在电路中会形成多个接地回路,当低频信号或脉冲磁场经过这些回路时,会引起电磁感应噪声,由于每个接地回路的特性不同,在不同的回路闭合点产生电位差,形成干扰。为避免这种情况,推荐采用一点接地的方法。 传感器与测量装置构成一个完整的检测系统,但两者之问可能相距较远。由于工业现场大地电流十分 复杂,所以这两部分外壳的接大地点之间的电位一般是不相同的,若将传感器与测量装置的零电位在两处分别接地,即两点接地,则会有较大的电流流过内阻很低的 信号传输线产生压降,造成串模干扰。因此这种情况下也应该采用一点接地方法。 7、多点接地 高频电路一般建议采用多点接地。高频时,即使一小段地线也将有较大的阻抗压降,加上分布电容的作用,不可能实现一点接地,因此可采用平面式接地方式,即多点接地方式,利用一个良好的导电平面体(如采用多层线路板中的一层)接至零电位基准点上,各高频电路的地就近接至该导电平面体上。由于导电平面体的高频阻抗很小,基本保证了每一处电位的一致,同时加设旁路电容等减少压降。因此,这种情况耍采用多点接地方式。 8、滤波技术 滤波器是抑制交流串模干扰的有效手段之一。传感器检测电路中常见的滤波电路有Rc滤波器、交流电源滤波器和真流电源滤波器。 下面介绍这几种滤波电路的应用。 RC滤波器 当信号源为热电偶、应变片等信号变化缓慢的传感器时,利用小体积、低成本的无源Rc滤波器将会对串模干扰有较好的抑制效果。但应该一提的是,Rc滤波器是以牺牲系统响应速度为代价来减少串模干扰的。 交流电源滤波器 电源网络吸收了各种高、低频噪声,对此常用Lc滤波器来抑制混入电源的噪声。 直流电源滤波器 直流电源往往为几个电路所共用,为了避免通过电源内阻造成几个电路问相互干扰,应该在每个电路的直流电源上加上Rc或Lc退耦滤波器,用来滤除低频噪声。 光电耦合技术 光电耦合器是一种电——光——电的耦合器件,它由发光二极管和光电三极管封装组成,其输入与输出在电气上是绝缘的,因此这种器件除了用于做光电控制以外, 现在被越来越多的用于提高系统的抗共模干扰能力。当有驱动电流流过光藕合器中的发光二极管,光电三极管受光饱和。其发射极输出高电平,从而达到信号传输的 目的。这样即使输入回路有干扰。只要它在门限之内,就不会对输出造成影响。 脉冲电路中的嗓声抑制 若在脉冲电路中存在干扰噪声。可以将输入脉冲微分后再积分,然后设置一定幅度的门限电压,使得小于该门限电压的信号被滤除。对于模拟信号可以先用A/D转换.再用这种方法滤除噪声。我们在使用这些抗干扰技术时要根据实际情况迸行选择。切不可盲目使用,否则不但达不到抗干扰的目的,可能还会有其他不良影响。以上就是常用的抗干扰技术,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-02 关键词: 抗干扰技术 滤波器 屏蔽

  • 什么是三相带中线电源滤波器?

    什么是三相带中线电源滤波器?

    什么是三相带中线电源滤波器?它有什么作用?FMAD NEO是最新的单级带中线滤波器系列产品,适用于三相系统。该新滤波器系列产品结构紧凑,具有高性能,特别适用于当前的便携式工业机器,并且其设计占用更少的制造厂地面积。此外,其工作温度范围广,使其能够适用于许多关键的应用场合. 三相控制柜似乎一直存在严重的空间限制问题。SCHURTER采用一种全新的滤波器设计解决了这一问题,新一代滤波器较之以往的产品,结构更为紧凑。几乎呈立方体的新型设计使控制柜箱体内部的可用空间得到了最佳利用。设计中采用了最高质量的元件,但相对于其更为紧凑的尺寸,滤波器的衰减仍然是非常高的. 新型滤波器系列也适用于EMC负载较高的设备。典型的应用领域包括光伏系统的转换器、电池存储单元或电动汽车的充电站。这些高性能滤波器也是用于电机控制的现代变频器的首选滤波器. FMAD NEO滤波器系列具有安全可靠的接线端子。全金属法兰可以保证在用螺丝安装到底盘上以后实现良好的接地。安装本身设有六个固定孔,可以进行对称安装和非对称安装. 标准版产品可以在-40°C到100°C的宽温度范围内使用。该系列滤波器适用于环境温度为50°C,电流范围从16A到230A的应用。该系列产品通过了ENEC和cURus认证,并被推荐使用于520VAC及以下的场合。标准版产品是为漏电流低于13毫安的工业应用而设计的。此外,还提供了用于漏电流低于3 mA应用场合的特殊版.. 全新设计的FMAD NEO系列产品取代了SCHURTER FMAD滤波器。新系列产品的性能在达到甚至超出之前产品的同时,还实现了尺寸和重量的显著缩减。此外,该系列产品在替代竞争对手产品方面是最理想的选择..以上就是三相带中线电源滤波器的深入解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-01 关键词: neo schurter 滤波器 fmad

  • 片上稳压器和片内稳压器的作用

    片上稳压器和片内稳压器的作用

    什么是片上稳压器和片内稳压器?他们的作用是什么?随着我们的生活对移动计算和手持设备的需求日益增长,系统设计从分立器件转向高度集成的系统级芯片(SoC),同时后端服务器需要更快的计算处理能力,以满足不断增长的数据处理需求。其中的一个趋势是开发环保且使用寿命更长的电池。这就要求更复杂的电源管理方案,稳压器在其中扮演了关键角色,因此如何放置稳压器对于提高性能至关重要。 一个典型的稳压器。“电源设备(Power Supply Unit)”是稳压器的电源。服务器、台式机和笔记本电脑的电源通常是 12V,移动设备的电源是 3.3V。1.0V 稳压器通常用于核心数字电路的供电,而 IO 通常为 1.8V。“栅极驱动器”的占空比决定了开关稳压器的输出电压。低通 LC 滤波器的采用是为了消除输出电压轨上的纹波。为了给敏感的模拟电路供电,使用单独的 LDO。 将稳压器置于裸片上是因为下面的几个好处: •更精细、更快速的电源管理:片上稳压器可以更好地控制关闭未使用的电路从而节省功耗。对于片外稳压器,从睡眠状态唤醒所需的时间是微秒(μs)级,而片上稳压器则是纳秒(ns)级。这有助于提供更严格的功耗控制,对掌上设备而言就是延长了电池的使用寿命,对服务器则是降低了散热成本。 •降低 I2R 功耗:一个典型的服务器处理器在满负荷时的功率是 65W。如果电压为 1V,就需要传送 65A 电流,这么大的电流需要较宽的走线以保证低 I2R 损耗。若在 2V 电压下提供相同的功率,电流减小到一半(32.5A),在 I2R 损耗相同的情况下走线宽度变小。I2R 损耗的减小也可以减小板尺寸。 •节省 PCB 面积:PCB 的可用面积非常宝贵,减小 PCB 面积就可以缩小外形尺寸。通过将稳压器放置在裸片上,可以去除与之相关的元件,从而节省 PCB 面积并减少 BOM。 既然片上稳压器有这些好处,为什么有些设计仍然倾向于片外稳压器呢?为了回答这个问题,我们先来讨论稳压器的构建模块以及使用片上稳压器或片外稳压器的利弊权衡。 •电源传送电路(Power Train):电源传送电路为稳压器提供了两条传导路径,一条是从 VIN 到滤波器,另一条是从滤波器到地。在所有的稳压器中,VIN 到滤波器的路径都是 PFET 或 NFET 开关。另一方面,从滤波器到地的路径要么是二极管要么是 NFET。在这两条路径上使用 FET 可以得到更好的电压调节性能。第一个权衡是 FET 上的额定电压。片外 FET 有几种类型并且可以支持超过 400V 的电压。相比之下,片上 FET 由于采用典型的 CMOS 工艺,最多可以支持 3.3V 电压,而对于处理器,最多只能支持 2V 电压。 •另一个权衡是电源传送电路的功耗。片外 FET 有额外的空间来散热,但片上 FET 没有,这就增加了整个裸片温度,需要额外的散热管理设计。电源传送电路置于裸片上可以提供高达几百兆赫的开关频率,从而减小滤波器尺寸。另外电源传送电路在裸片上也会使电源引脚的数量增加一倍,因为需要额外的引脚将电源传送电路的输出连接到滤波器。 •电感:电感与电容一起形成低通滤波器,用来抑制输出端的纹波电压。稳压器所需的电感通常较大,因此电感不能置于裸片上。片外稳压器使用现成的 SMD 电感。片上稳压器因为允许更高的开关频率,有利于减小所需电感的尺寸而达到同样的效率,并可通过 PCB 走线来实现。这样做能减少 PCB 上的元器件数量,但代价是增加了直流电阻,从而增加损耗。 •电容器:电容器用来减少稳压器输出端的纹波。对于片外稳压器,由于开关频率较低,需要较大的电容器来抑制纹波。采用带高频开关的片上稳压器,可以使板上电容器变小,甚至可以除去电容器。然而,这在裸片上还是占据了相当大的面积,并且比起片外电容器,其 ESR(等效串联电阻)通常更高。 •控制器:电压调节回路控制器对稳压器的放置几乎没什么影响。对于片外稳压器,控制器使用一个单独的芯片;而对于片上稳压器,控制器是裸片上控制回路的一部分。片上控制器的优点是可以更好地控制调压回路,而且控制器可在数字领域内实现,因而在技术变化时可重复使用。 最后,稳压器是放置在片上还是片外,还是要根据实际应用来决定。当负载电流小,输入电压高,容许较慢的唤醒和睡眠,或者电源管理粒度不是很重要时,片外稳压器是比较好的选择。基于这些原因,LED 灯通常用片外稳压器供电。相反,如果负载电流大,输入电压低,有效操作需要快速唤醒或更细的粒度,则片上稳压器是更好的选择。典型的桌面 / 服务器处理器就是使用片上稳压器帮助改善电源管理的一个例子。以上就是片上稳压器和片内稳压器的相关解析,以及他们在芯片上扮演的角色。

    时间:2020-03-30 关键词: PCB fet 滤波器

  • SAW工作原理解析

    SAW工作原理解析

    科技的·不断发展也在不断推动SAW的不断革新,射频干扰一直是无线通信的天敌,它要求设计师采取凌厉手段以束其就范。随着每台设备内所支持频段的日益增多,当今的无线设备必须要同时防范来自其它设备及自身的干扰信号。而滤波器可以解决这一问题,我们进一步了解下SAW。本文将讨论SAW的特性、差异、结构等方面。 滤波器会评估信号并去除不需要的频率,同时保留所需频率。滤声器是移动设备中最常用的滤波器。一款高端智能手机必须要对多达15个频段的2G、3G和4G无线接入方式的发送和接收路径进行滤波,同时要滤波的还包括:蓝牙、Wi-Fi和其他无线通讯路径。这些手机可能需要多达40多个滤波器;随着下一代技术不断膨胀的需求和创新,未来手机会需要更多的滤波器。 滤声器有什么用途? 前端过滤 窄带多频段滤波 消除特定的干扰源 窄带或宽带通滤波 低通或高通滤波 注意:选择滤声器时应考虑的主要技术参数是频率、功率容量、带宽、插入损耗、衰减和温度稳定性。 SAW 滤波器 的结构是什么? 实际的滤波器由压电基材(一种为响应机械应力而产生电荷的材料)制成,例如锂铌酸锂、钽酸锂、石英或镧镓硅酸盐。每种材料均具有不同的电性能和温度系数。 滤波器基板的两侧都覆盖有由梳状指形物形成的金属层,该指形物用作叉指式换能器(IDT) 信号如何通过设备传输? 电信号被提供给设备的一端;此端的梳状IDT将信号转换为声能,并将其作为表面声波发送到基板上。然后声波被另一个IDT转换回元件另一端的电子信号。 它如何过滤掉特定的频率? 穿过基板表面的声波移动的速度慢于任一端上IDT的电气速度。而穿过基板的波发生的延迟在接收端的IDT处相结合,进而产生了有限冲激响应(FIR)滤波器响应。 通过调整穿过基板的行进距离和IDT指的尺寸,可改变冲激响应。而这就决定了带宽、中心频率、类型和其他因素。 其他考虑因素 中心频率的范围从50MHz到约2.7GHz。 可处理10-30dBm信号,但不适用于高功率信号。 标准SAW中的频率温度系数存在问题(约-50ppm/℃),但也可以使用更为昂贵的温度补偿模型,其系数低至-15至-25ppm/℃。 工作原理: SAW是在压电基片材料表面产生并传播,且振幅随着深入基片材料的深度增加而迅速减少的一种弹性波。SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器-叉指换能器(Interdigital Transducer,IDT),分别用作发射换能器和接收换能器。 总结:通过学习更进一步了解SAW滤波器怎么工作以及自己的优点和结构能有速的提高工作效率,SAW的发展还需要我们的设计人员不断探索,才能设计出更好的产品。

    时间:2020-03-25 关键词: saw 滤波器 射频干扰

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