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如何使用屏蔽和滤波器

助工
2018-05-02 10:37:40    评分

1.  在某一点使用屏蔽和滤波器
  滤波器用于通过导体传导的噪声,而屏蔽用于通过空间传导的噪声。但是,因为传导噪声的导体也会用作天线,所以这两类传导也会通过作为天线导体而互相转换。因此,为了完全隔离噪声,需要在一个位置同时使用滤波器和屏蔽。例如,当屏蔽用于隔离空间传导时,如果如图 1-14 所示存在一个导体穿过屏蔽,这个导体会拾取屏蔽内的噪声并吸到屏蔽之外,造成噪声发射。因此,使用屏蔽不能完全隔离空间传导。同样,当滤波器用于隔离导体传导时,通过如图 1-15 所示的空间传导,在滤波器前后的导线彼此耦合。因此,只用滤波器也无法完全隔离导体传导。

导体传导会在屏蔽罩上造成漏洞
空间传导会绕过滤波器

  如图 1-16 所示在一个位置同时使用屏蔽罩和滤波器时,隔离空间传导和导体传导两者将完全消除噪声。
  如果噪声源和滤波器之间的导体长度如图 1-17 所示明显较短,导体作为天线的影响可以忽略,且只用滤波器就可以一定程度消除噪声。因此,如果可以在靠近噪声源的位置使用滤波器,只用滤波器就能实现噪声抑制。

 通过滤波器和屏蔽组合可以隔离噪声
如果导体短,只用滤波器就能实现噪声抑制

1 1- -4 4- - 2.  滤波器和接地
  为了有效使用滤波器和屏蔽,通常需要良好接地。
  如果滤波器内存在内置的旁路电容,接地会成为噪声电流返回噪声源的通道,如图 1-18 所示。您需要考虑保持此元件具有很低的阻抗。如果对地阻抗如图 1-19(a)所示一样大,由于噪声电流,接地会产生电压,因此无法彻底消除噪声。如果这个接地与连接到另一个滤波器的另一条导线共享,接地处产生的电压会通过滤波器电容转回其他线路。
  通过接地阻抗耦合的这个噪声类型称为公共阻抗耦合。接地处具有噪声的这个状态也称为共模噪声发生。共模噪声会在后续章节中说明。公共阻抗耦合是造成共模噪声的机制之一。
因为具有内置电容的滤波器效果容易受到相连接地状况的影响,所以需要使用具有低阻抗的稳定接地。

噪声的电流路径
降噪对性能的影响
接地中阻抗的影响

1 1- -4 4- - 3.  屏蔽和接地
  屏蔽也需要接地。
  静态屏蔽必须连接到接地,原则上是外部接地(零电压)。由于被屏蔽电场中的变化而使连接到接地的导线中有电流,所以导线必须低阻抗。
  许多情况下,使用屏蔽的电缆时,屏蔽层也会成为已流过内部导体电流的回路(例如同轴电缆的外部导体)。因此,需要连接到可以返回此电流的接地处(屏蔽信号时,连接到电路接地)。
  类似图 1-19 的情形,噪声已经引导到大地时,如果屏蔽连接到接地,屏蔽延长,然后就像天线一样从接地发出噪声,可能会增加噪声。连接屏蔽时,需要选择电压稳定、阻抗低的接地。

  外壳屏蔽罩实际上是相对良好的接地。如果有一个屏蔽罩盖住了整个电子设备,则这个屏蔽罩本身就可能是噪声抑制的良好接地,即使未与大地相连(如果放电电流因需要抑制静电或其他电流而排放到大地,则需要接地)。因此,我们称这个接地为外壳屏蔽接地。这个外壳屏蔽接地也可以用作屏蔽电缆的接地。但是,为了把这个屏蔽罩用作上述信号的回路,需要用电路接地进行连接。因此,如果外壳屏蔽接地和电路接地已经隔离,则连接会变复杂。

  下图显示了屏蔽电缆接地连接的示例。

屏蔽电缆接地连接示例

1 1- -4 4- - 4.  接地加强
  如上所述,有必要连接到稳定的接地,增强滤波器和屏蔽罩的效果。此外,当使用盖住了整个设备的屏蔽罩时,这个屏蔽罩本身可以用作稳定的接地。因此,屏蔽通常具有稳定接地的功能。
  如果有导线穿过这个屏蔽罩,如图 1-14 所示提供了一个孔允许噪声进出屏蔽罩,会使屏蔽罩接地不稳定。这种情况下,可以在这根导线中使用滤波器阻止噪声进出,因此可以稳定屏蔽罩接地。
  如上所述,合适的屏蔽罩和滤波器可以作为稳定的接地,因此屏蔽罩、滤波器和接地之间有互相协助的关系。
  除上述屏蔽罩接地之外,电路接地也是接地类型,且经常会感应出比屏蔽罩接地更多的噪声电压。这种接地称为“稳定接地”。与此相反,未感应到噪声的接地称为“不稳定接地 ”。
  较为理想的是连接屏蔽罩或滤波器的模块接地。但是,需要电路接地连线来返回信号回流,或把噪声电流返回到噪声源点。如果电路接地不稳定,应通过减少电路接地的阻抗,提供沿着电路板的接地层,或连接外壳屏蔽接地,尽量降低噪声电压。
通过以这种方式降低电压来稳定接地噪声的操作称为“接地加强”。用屏蔽罩盖住一部分电路板有助于接地加强。图 1-21 显示了接地加强的一些方法。

接地加强示例

1 1- -4 4- - 5.  滤波器和接地
  把电缆连接到屏蔽罩时,连接滤波器可防止噪声通过电缆进出。这个滤波器的接地会在电路板上形成。但是,为了稳定接地,经常被连接到屏蔽罩接地,而不是电路接地。因此,在连接电缆的区段处经常会形成与屏蔽罩接地连接的滤波器接地。此处,我们称这个接地为“滤波器接地”。
  通常,滤波器接地不仅连接到屏蔽罩接地,而且连接到电路接地,以便把电路内生成的噪声返回到噪声源。这种情况下,同时还起到了电路接地的接地加强作用。使用屏蔽的电缆时,屏蔽层可以连接到滤波器接地。这种情况下,必须以极低的阻抗将其连接到屏蔽罩接地,因为屏蔽电缆的效果会因滤波器接地的质量而异。
  图 1-22 显示了滤波器接地的示例。关于屏蔽罩接地,最重要的是以极低的阻抗保持滤波器接地。
  尽管第 1-4-2 节已经阐述了滤波器的接地要以低阻抗连接到噪声源(关于电路接地),图 1-22 显示了优先连接到屏蔽罩接地。这是因为实际上很难以低阻抗返回噪声源,因为电缆的连接点通常远离噪声源。此外,其他电路的噪声因电路接地不稳定的情况较多,即使连接低阻抗滤波器接地,也很难提升效果。

  因此,当在接近噪声源的位置处为单个电路使用滤波器时,如 1-4-2 节所述把滤波器连接到电路接地。但是,当噪声源很远(例如在接线盒处)且需要考虑两个以上噪声源时,要实现此连接会很困难。一个实用的技巧是在接线盒处使用滤波器,如图 1-22 所示可以找到屏蔽罩接地等稳定的接地,并连接滤波器接地。

使用滤波器接地的连接示例




菜鸟
2018-05-10 11:34:44    评分
2楼

牢记低阻抗接地


助工
2018-05-11 10:34:10    评分
3楼

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