Conceptos básicos del filtro (2)
Especificaciones del filtro
Los parámetros principales del filtro: pérdida de inserción, pérdida de retorno, ancho de banda de paso, ondulación en banda, ondulación, VSWR en banda, frecuencia central, frecuencia de corte, retardo, linealidad de fase en banda.
1. Pérdida de inserción:
Debido a la atenuación de la señal original en el circuito causada por la introducción del filtro, la pérdida se caracteriza por la pérdida en el centro o frecuencia de corte, y es necesario enfatizar la pérdida de interpolación de banda completa. La pérdida de inserción es el parámetro de índice principal para medir el filtro, pero el fabricante general del filtro no puede obtener la impedancia de la fuente y la impedancia de carga del entorno de aplicación real, por lo que la pérdida de inserción del filtro se prueba en el entorno de impedancia de 50 Ω (consulte CISPR17) durante el diseño y las pruebas de fábrica. El modo común y el modo diferencial se prueban de la siguiente manera:
La pérdida de inserción del filtro también se puede simular como la relación entre el voltaje de la señal convertido de la fuente a la carga y el voltaje de la señal convertido de la fuente a la carga cuando se agrega el filtro:
U1 ----- voltaje establecido en la carga por la fuente de señal sin un filtro adjunto.
U2 ----- el voltaje establecido por el filtro de entrada, la fuente de señal en la carga.
Curva de simulación de pérdida de inserción de filtro
2. Pérdida de devolución:
También conocida como pérdida de reflexión, es un parámetro que indica el rendimiento de reflexión de la señal, y la pérdida de retorno indica que la parte de la potencia incidente se refleja de nuevo a la fuente de la señal. La pérdida de retorno es causada principalmente por el desajuste de impedancia en el enlace, y la relación entre la pérdida de retorno y el coeficiente de reflexión es la siguiente:
Imagen
Cuanto mayor sea la pérdida de retorno, mejor, para reducir el efecto de la señal reflejada en el sistema, y la pérdida de retorno es infinita cuando la potencia de entrada se absorbe por completo.
3. Características de impedancia:
La impedancia de entrada y la impedancia de salida del filtro afectan directamente sus características de pérdida de inserción. Cuando se utilizan filtros EMI, se garantiza que haya el mejor efecto de supresión requerido en el caso de un desajuste de impedancia máximo entre la entrada y la salida. Cuando se utilizan filtros de señal, se debe seguir el principio de adaptación de impedancia en los extremos de entrada y salida de las señales útiles para evitar la atenuación de la señal, y se debe garantizar el máximo desajuste de impedancia para señales inútiles o señales de interferencia que deben filtrarse para lograr el mejor efecto de filtrado.
Diagrama de la curva de simulación de impedancia del filtro:
Seleccione el filtro en función de la impedancia de la fuente y la impedancia de carga:
El filtro debe cumplir con los requisitos de la frecuencia de trabajo del circuito de carga y la frecuencia a suprimir. A la frecuencia requerida, la impedancia del filtro debe coincidir con la impedancia del interferente y la impedancia de carga a la que está conectado, y si la fuente del interferente es de alta impedancia, la impedancia de salida del filtro debe ser de baja impedancia; Si la interferencia es de baja impedancia, la impedancia de salida del filtro debe ser de alta impedancia.
4. Otros parámetros:
Latencia (TD):
Se refiere al tiempo que tarda la señal en pasar a través del filtro, que es numéricamente la derivada de la frecuencia diagonal de la función de fase de transmisión, es decir, TD=DF/DV.
Ondulación:
Se refiere al valor de cresta a cresta de la pérdida de inserción que fluctúa con la frecuencia sobre la base de la curva de pérdida media dentro de la anchura de banda de 3 dB (frecuencia de corte).
Ondulación de la banda de paso:
La cantidad de cambio en la pérdida de inserción dentro de la banda de paso con la frecuencia. La fluctuación en banda dentro del ancho de banda de 1 dB es de 1 dB.
Relación de onda estacionaria en banda (VSWR):
Una métrica importante para medir si la señal dentro de la banda de paso de un filtro está bien adaptada para la transmisión. Coincidencia ideal VSWR=1:1, discordancia <1. Cuando la onda incidente y la onda reflejada están en la misma fase, la amplitud de voltaje se suma a la amplitud de voltaje máxima VMAX, formando el vientre de onda. En la fase opuesta de la onda incidente y la onda reflejada, la amplitud de voltaje se reduce a la amplitud de voltaje mínima VMIN, formando un nodo de onda. El valor de amplitud de los otros puntos está entre el vientre de la onda y el nodo, y esta onda resultante se denomina onda estacionaria, y la relación VSWR es la relación entre la amplitud de voltaje VMAX en el vientre de la onda estacionaria y la amplitud de voltaje VMIN en el nodo.
Linealidad de fase en banda:
Esta métrica caracteriza la magnitud de la distorsión de fase introducida por el filtro a la señal transmitida en la banda de paso. El filtro diseñado de acuerdo con la función de respuesta de fase lineal tiene buena linealidad de fase.
Frecuencia de corte:
Se refiere a la frecuencia en el lado derecho de la banda de paso del filtro de paso bajo y el lado izquierdo de la banda de paso del filtro de paso alto, que generalmente se define como un punto de pérdida relativo de 1 dB o 3 dB. La pérdida relativa se basa en la pérdida de inserción en CC para el paso bajo y para el paso alto a suficientes frecuencias de banda de alta frecuencia donde no hay banda de parada parásita.
Frecuencia central:
La frecuencia de la banda de paso del filtro es f0, generalmente f0 = (f1 + f2) / 2, y f1 y f2 son las frecuencias laterales del filtro de paso de banda o de parada de banda que están relativas entre sí en 1 dB o 3 dB en relación con la derecha. Los filtros de banda estrecha a menudo calculan el ancho de banda de paso en la frecuencia central de la pérdida de inserción mínima.
Requisitos de instalación del filtro
1. Requisitos para la posición de instalación del filtro:
Cuando una fuente de perturbación afecta a varios dispositivos sensibles, el filtro se coloca cerca de la fuente de perturbación. Por el contrario, cuando solo hay un dispositivo sensible y hay múltiples fuentes de molestia, el filtro se coloca cerca del dispositivo sensible. La ventaja de colocar el filtro cerca de la fuente de perturbación hace que la interferencia se limite a las proximidades de la fuente de perturbación, corta la ruta de interferencia de la fuente de perturbación y suprime la emisión de la fuente de perturbación.
Los filtros en la PCB deben instalarse en la interfaz, y cuando sea necesario instalar varios filtros, deben instalarse en paralelo para evitar el acoplamiento antes y después del filtrado de diferentes líneas de señal; Cuando sólo hay una fuente de interferencia en la interfaz de la señal, el filtro debe instalarse lo más cerca posible de la fuente de perturbación.
2. Requisitos de cableado de entrada de salida del filtro:
Las líneas de entrada y salida del filtro deben estar blindadas y aisladas, y los cables de entrada y salida se acoplarán entre sí cuando estén cerca unos de otros, lo que reduce el efecto de filtrado del filtro.
Otro cableado de señal debe evitar colocarse cerca del cableado de señal interferente que necesita aumentar el filtro, para evitar el acoplamiento de la fuente de señal interferente a otro cableado de señal y reducir el efecto de filtrado del filtro.
La tela de señal filtrada debe evitar estar cerca del cableado de la señal de interferencia fuerte, para evitar la contaminación secundaria de la línea de señal después del filtrado y reducir el efecto de filtrado del filtro.
3. Requisitos de conexión a tierra del filtro:
El filtro está conectado a tierra a través de un cable de tierra fino y el efecto de filtrado de alta frecuencia es muy pobre, por lo que la carcasa de conexión a tierra del filtro está bien superpuesta con el plano de la estructura metálica para mejorar el efecto de conexión a tierra.
El punto de conexión a tierra del filtro debe ser estático (el plano de tierra sin contaminación por fuentes de interferencia fuertes), el cable de conexión a tierra debe ser lo más corto y grueso posible para reducir la inductancia parásita de la tierra, y el punto de conexión a tierra debe seleccionarse como el punto con el área más pequeña del bucle de la fuente de interferencia de reflujo.