连载 | 村田静噪小课堂 : 噪声问题复杂化的因素[四]

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

3-2-5. 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。

√ 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. [1] [Japanese] 電気理論（第2版），池田哲夫，森北出版 2006

2. [2] High-Speed Digital Design: a Handbook of Black Magic，Howard Johnson, Martin Graham，Prentice Hall PTR, 1993

3. [3] High-Speed Signal Propagation: Advanced Black Magic，Howard Johnson, Martin Graham，Pearson Education, Inc. 2003

4. [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

5. 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