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1、在电子系统里滤波器是很见的组成部分，可以通过 R,L,C 的搭配组成各种滤波电路 。一阶 RC 滤波器的截止频率等于1/2*pi*RC.，R,C,L 串联可以搭建二阶带通滤波器等等。在电源处理时经常会用到滤波器。为了保证输入到芯片的电源电压的稳定，通常的做法是在 VCC 和地之间跨接一个大电容和一个小电容并联。也可以采用 RC 滤波的方式来实现电源的稳定，最好不要在电路板电源的根部采用 RC 滤波，而是在需要电源滤波的芯片处采用 RC 滤波，因为电阻 的存在必然导致分压，如果在电源根部 RC 滤波电路板整个板子的电流大的话会在 R上形成很大的压降，导致输出电压变小，而在芯片根处采用 RC 滤波
2、，一般芯片的工作电流在几十 mA，这时 R 的选择余地会比较大，而且滤波效果较好。LC 滤波我不经常使用，不是很了解，不知道大家的理解如何。最近使用了美信的可编程滤波器和引脚可配置滤波器，它们采用都是开关电容滤波器。这幅图说的比较清楚，实际上就是用开关电容(SC)来取代电阻器，开关 K 置于左边时 ,信号电压源 u1 向电容器 C1 充电；K 倒向右边时，电容器 C1 向电压源 u2 放电。当开关以高于信号的频率 fc 工作时,使 C1 在 u1 和 u2 的两个电压节点之间交替换接,那么 C1 在 u1、u2 之间传递的电荷可形成平均电流 I=fC1(u1u2)，相当于图 1a 的 u1 和
3、 u2 之间接入了一个等效电阻,其值为1/fC1。推导是这样的：在信号源向电容充电时 Q=C1*U,然后这个电流供给运放使用，因此平均电流为 I=C1*U/T,如果 T 足够短，可以近似认为这个过程是连续的，因而可以在两节点间定义一个等效电路 Req=U/I=T/C1=1/f*C1。这个电路的等效时间常数就是=RC2=C2/f*C1.我开始使用的是 MAX274，这款开关电容滤波器是通过改变引脚的电阻值来改变中心频率 f0，增益 G，带宽 Q。它不需要外接时钟信号来提供开关频率用，估计是采用了内部 RC 振荡电路。设计 MAX274 是美信官网上有个辅助软件，把所需的参数输进去，会自动计算出各
4、个电阻的阻值，实践发现即使自己搭电路的阻值取得跟软件计算出的阻值有一点差别，中心频率等差别也不会很大。后来觉得 274 改变参数太麻烦，采用了另外一款开关电容滤波器 MAX262，这是个引脚可编程滤波器，使用起来非常方便，需要外接时钟信号提供 f。这样的好处是开关频率非常稳，使得中心频率也能够做到跟设定值 1%的误差。使用 MAX262 也有个辅助软件，但我觉得这个软件计算的 MAX262 的参数值是错的，还是以数据手册为准！使用 MAX262 也很方便，就是往寄存器里写入几个值（应该是 ROM 型，掉电不丢失） ，通过给定的时钟频率，然后除以想要的中心频率，得出的 N 值写出寄存器就可以了，
5、N 通过查表可以得到，这样可以设定 F0.同时可以设定 Q，Q 对应的也有 N 值，写到对应的寄存器里。Q 值一方面是带宽，另一方面也等于放大倍数。只要时序正确，写入数据也不困难。在使用中也遇到了一些问题：这就是像这些滤波器的增益千万不要调的太大，比如 1000 倍，因为这时候当输入引脚有噪声存在时，噪声中肯定有你设定的中心频率 F0 的分量，由于滤波器的优异性能，它会把噪声里的 F0 分量给放大出来到输出端，导致有效信号反而无法检测，这也是使用过程中应该留意的！电源设计小贴士 3：阻尼输入滤波器 (第一部分)2009 年 01 月 16 日 10:01 虞美人分享关键词： 电源设计 , 滤波
6、器 , 阻尼开关调节器通常优于线性调节器，因为它们更高效，而开关拓扑结构则十分依赖输入滤波器。这种电路元件与电源的典型负动态阻抗相结合，可以诱发振荡问题。本文将阐述如何避免此类问题的出现。一般而言，所有的电源都在一个给定输入范围保持其效率。因此，输入功率或多或少地与输入电压水平保持恒定。图 1 显示的是一个开关电源的特征。随着电压的下降，电流不断上升。图 1 开关电源表现出的负阻抗负输入阻抗电压-电流线呈现出一定的斜率，其从本质上定义了电源的动态阻抗。这根线的斜率等于负输入电压除以输入电流。也就是说，由 Pin = V I，可以得出 V = Pin/I；并由此可得 dV/dI = Pin/I2
7、 或 dV/dI V/I。该近似值有些过于简单，因为控制环路影响了输入阻抗的频率响应。但是很多时候，当涉及电流模式控制时这种简单近似值就已足够了。为什么需要输入滤波器开关调节器输入电流为非连续电流，并且在输入电流得不到滤波的情况下其会中断系统的运行。大多数电源系统都集成了一个如图 2 所示类型的滤波器。电容为功率级的开关电流提供了一个低阻抗，而电感则为电容上的纹波电压提供了一个高阻抗。该滤波器的高阻抗使流入源极的开关电流最小化。在低频率时，该滤波器的源极阻抗等于电感阻抗。在您升高频率的同时，电感阻抗也随之增加。在极高频率时，输出电容分流阻抗。在中间频率时，电感和电容实质上就形成了一种并联谐振电
8、路，从而使电源阻抗变高，呈现出较高的电阻。大多数情况下，峰值电源阻抗可以通过首先确定滤波器 (Zo) 的特性阻抗来估算得出，而滤波器特性阻抗等于电感除以电容所得值的平方根。这就是谐振下电感或者电容的阻抗。接下来，对电容的等效串联电阻 (ESR) 和电感的电阻求和。这样便得到电路的 Q 值。峰值电源阻抗大约等于 Zo 乘以电路的 Q 值。图 2 谐振时滤波器的高阻抗和高阻性振荡但是，开关的谐振滤波器与电源负阻抗耦合后会出现问题。图 3 显示的是在一个电压驱动串联电路中值相等、极性相反的两个电阻。这种情况下，输出电压趋向于无穷大。当您获得由谐振输入滤波器等效电阻所提供电源的负电阻时，您也就会面临一
9、个类似的电源系统情况；这时，电路往往就会出现振荡。图 3 与其负阻抗耦合的开关谐振滤波器可引起不必要的振荡设计稳定电源系统的秘诀是保证系统电源阻抗始终大大小于电源的输入阻抗。我们需要在最小输入电压和最大负载（即最低输入阻抗）状态下达到这一目标。在电源设计小贴士 4 中，我们将讨论控制电源阻抗的一些实用方法。在“电源设计小贴士 3”中，我们讨论了输入滤波器的源极阻抗如何变得具有电阻性，以及其如何同开关调节器的负输入阻抗相互作用。在极端情况下，这些阻抗振幅可以相等，但是其符号相反从而构成了一个振荡器。业界通用的标准是输入滤波器的源极阻抗应至少比开关调节器的输入阻抗低 6dB，作为最小化振荡概率的安
10、全裕度。输入滤波器设计通常以根据纹波电流额定值或保持要求选择输入电容（图 1 所示 CO）开始的。第二步通常包括根据系统的 EMI 要求选择电感 (LO)。正如我们上个月讨论的那样，在谐振附近，这两个组件的源极阻抗会非常高，从而导致系统不稳定。图 1 描述了一种控制这种阻抗的方法，其将串联电阻 (RD) 和电容 (CD) 与输入滤波器并联放置。利用一个跨接 CO 的电阻，可以阻尼滤波器。但是，在大多数情况下，这样做会导致功率损耗过高。另一种方法是在滤波器电感的两端添加一个串联连接的电感和电阻。图 1 CD 和 RD 阻尼输出滤波器源极阻抗选择阻尼电阻有趣的是，一旦选择了四个其他电路组件，那么就
11、会有一个阻尼电阻的最佳选择。图 2 显示的是不同阻尼电阻情况下这类滤波器的输出阻抗。红色曲线表示过大的阻尼电阻。请思考一下极端的情况，如果阻尼电阻器开启，那么峰值可能会非常的高，且仅由 CO 和 LO 来设定。蓝色曲线表示阻尼电阻过低。如果电阻被短路，则谐振可由两个电容和电感的并联组合共同设置。绿色曲线代表最佳阻尼值。利用一些包含闭型解的计算方法（见参考文献 1）就可以很轻松地得到该值。图 2 在给定 CD-CO 比的情况下，有一个最佳阻尼电阻选择组件在选择阻尼组件时，图 3 非常有用。该图是通过使用 RD Middlebrook 建立的闭型解得到的。横坐标为阻尼滤波器输出阻抗与未阻尼滤波器典
12、型阻抗 (ZO = (LO/CO)1/2) 的比。纵坐标值有两个：阻尼电容与滤波器电容 (N) 的比；以及阻尼电阻同该典型阻抗的比。利用该图，首先根据电路要求来选择 LO 和 CO，从而得到 ZO。随后，将最小电源输入阻抗除以二，得到您的最大输入滤波器源极阻抗 (6dB)。最小电源输入阻抗等于 Vinmin2/Pmax。只需读取阻尼电容与滤波器电容的比以及阻尼电阻与典型阻抗的比 , 您便可以计算得到一个横坐标值。例如，一个具有 10H 电感和 10H 电容的滤波器具有 Zo = (10H/10 F)1/2 = 1 Ohm 的典型阻抗。如果它正对一个 12V 最小输入的 12W 电源进行滤波，那
13、么该电源输入阻抗将为 Z = V2/P = 122/12 = 12 Ohms。这样，最大源极阻抗应等于该值的二分之一，也即 6 Ohms。现在，在 6/1 = 6 的 X 轴上输入该图，那么， CD/CO = 0.1，即 1 F，同时 RD/ZO = 3，也即 3 Ohms。图 3 选取 LO 和 CO 后，便可从最大允许源极阻抗范围内选择 CD 和 RD。在“电源设计小贴士 5”中，我们将讨论降压 升压电源中降压控制器的使用。1、传导耦合导线经过有干扰的环境，即拾取干扰信号并经导线传导到电路而造成对电路的干扰，称为传导耦合，或者叫直接耦合。在音频和低频的时候 由于电源线、接地导体、电缆的屏蔽
14、层呈现低阻抗，故电流注入这些导体时容易传播，当噪声传导到其他敏感电路的时候，就能产生干扰作用。在高频的时候：导体的电杆和电容将不容忽视，感抗随着频率的增加而增加，容抗随着频率的增加而减小。解决方法:防止导线的感应噪声，即采用适当的屏蔽和将导线分离，或者在骚扰进入明暗电路之前，用滤波的方法将其从导线中除去；2、共阻抗耦合当两个电路的电流经过一个公共阻抗时，一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路。3、感应耦合a。电感应耦合-容性干扰电路的端口电压会导致干扰回路中的电荷分布，这些电荷产生的电场，得以部分会被敏感电路拾取，当电场随时间变化，敏感回路中的时变感应电荷就会在回路中形成感
15、应电流，这种叫做电感应容性耦合。解决方法：减小敏感电路的电阻值，改变导线本身的方向性屏蔽或者分隔来实现。b。磁感应耦合干扰回路中的电流产生的磁通密度的一部分会被其他回路拾取，当磁通密度随时间变化是就会在敏感回路中出现感应电压，这种回路之间的耦合叫做磁感应耦合。主要形式：线圈和变压器耦合、平行双线间的耦合等。铁心损耗常常使得变压器的作用类似于抑制高频干扰的低通滤波器。平行线间的耦合是磁感应耦合的主要形式要想减少干扰，必须尽量减少两导线之间的互感。4、辐射耦合辐射源向自由空间传播电磁波，感应电路的两根导线就像天线一样，接受电磁波，形成干扰耦合。干扰源距离敏感电路比较近的时候，如果辐射源有低电压大电流，则磁场起主要作用；如果干扰源有高电压小电流，则电场起主要作用。对于辐射形成的干扰，主要采用屏蔽技术来抑制干扰。
