滤波器设计-插入损耗

滤波器几乎总是非电子设计的一部分。设计工程师设计一个滤波器，以在指定频率范围内实现一定的衰减。我们已经看到，对于电感元件，阻抗随频率增加，而电容器的阻抗随频率而减小。通过组合电感器和电容器，我们可以构建多种类型的滤波器，例如高通、低通或带通。流行的过滤器配置包括 L-C、C-L-C（π） 或 L-C-L （T）。滤波器的性能是用衰减或插入损耗来衡量的，两者都使用分贝 （dB） 的单位。开始讨论的**位置是 CISPR 17，它定义了过滤器的技术术语。它还详细解释了如何测量滤波器的插入损耗。滤波器通常在差模和共模下提供噪声衰减。在低频范围内（通常在几 kHz 到 1MHz 之间），噪声主要是非差模机制。

当频率上升时，共模噪声变得更加主要。以 50Ω/50Ω（源阻抗/负载阻抗）系统为例，CISPR 17 定义了两个测试来测量滤波器性能，即对称（差模）和非对称（共模）。测试设置如图1 所示。信号发生器 （G） 在定义的频率范围之间执行信号扫描。负载两端的电压 （Z₂） 是在扫描期间测量的。

图1 插入损耗测试设置，CISPR 17 （a） 对称测试，（b） 不对称测试

请注意，在这两种情况下，Z₀ 和 Z₂ 都是 50Ω。实际上，50Ω/50Ω 系统很少存在。因此，最坏情况的测试设置，例如 0.1Ω/100Ω 和 100Ω/0.1Ω，可以提供更好的滤波器性能分析。插入损耗定义为：

其中 V₂₀ 是插入滤波器前 Z₂ 两端的电压，V₂ 是插入滤波器后的电压测量值，如图2 所示.

图2.用于插入损耗测量的测试电路，CISPR 17（a） 参考，（b） 滤波器

虽然这听起来简单明了，但工程师通常需要查看测试设置才能更好地理解概念。图 3 显示了根据 CISPR 17 对 REO 滤波器的测试设置，被测滤波器的电路图如图4（a） 所示，插入损耗曲线如图4（b） 所示

图3 REO EMC Test

图4（ a） 电 路 图 和 （ b） REO 单 相 市 电 滤 波 器 的 典 型 衰 减