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标题: 滤波和去干扰 [打印本页]

作者: wx_CveVX40r    时间: 2017-12-5 10:05
标题: 滤波和去干扰
https://www.eda365.com/thread-152452-1-2.html一贴中,关于MIC旁的几个电容作用,最近看到这篇文章,大家可以看看,加深理解。
以下是转载正文:
滤波和去干扰
电容的高频特性用在电源上可以滤除电源上的杂波,用在信号线上也可以滤除信号线上的杂波,还可以消除外部引入的高频干扰。

↑ 喇叭信号线用33pF滤除GSM干扰,防止通话过程中电流噪声

↑ SIM卡信号线用33pF滤除GSM干扰,防止通话过程中掉网

这是最典型的一个用电容去干扰的应用。
目前民用移动通信网络中,功率最大的是GSM网络,儿童手表、2G模块、摩拜的单车锁、车载定位器、非智能手机等,普遍用的都是GSM网络,应用范围非常广。
这个GSM的峰值发射功率有+33dBm,2W,900MHz。相比之下,LTE网络最大发射功率+23dBM,只有GSM的1/10,蓝牙耳机的普遍发射功率0dBm,只有GSM的1/2000。很容易对系统供电和外设造成干扰,例如电源掉电、外设掉线等。
不光功率大,GSM发射还不是连续的,每秒钟发射217次。900MHz的电磁波咱们听不见,可是217Hz的声音是听得见的。这么大的能量被音频系统解调出来,就变成的咯吱咯吱的电流声,相信每个人都听到过。把手机开到2G模式,靠近电视机的喇叭或者有线电话的听筒,马上就可以听到电流声了。这个声音如梦魇一般,在硬件工程师旁边萦绕不绝于耳。
如何对付GSM这个超强干扰源呢?一般采用组合招数,线路并电容、串磁珠、地屏蔽、音频DSP数字滤波等等。这里主要讲一下电容的作用。

↑ 低频等效电路

↑ 高频等效电路

直流电无法通过电容,因此在低频状态下,电量都是从R1通过的,到达设备端。
在高频状态下,电容相当于一个比较小的电阻(R2),远小于设备等效电阻,因此大部分电流都会从电阻小的那一边走,被导入到地上,设备端接收到的电流就非常小了。
33pF的电容正是这个意图,这个容值的谐振点在900MHz附近,因此对于900MHz的GSM干扰信号来讲,电容不是电容,是一颗基本短路到地的电阻,干扰信号都跑到电阻小的那一边去了,很难存在于设备端。
GSM网络除了GSM频段之外,还有个DCS频段,1800MHz,功率略小一点,有30dBm,如果过滤这个频段的干扰,一般采用18pF的电容。
为什么设备会被电磁波干扰?电磁波不是在天上飞的么?每一根露出来的导线,都是一根天线,每一块露出来的金属片,也都是一根天线。这些天线都可以接收到电磁波。空气中正常传播的电磁波非常小,普遍在-90dBM或者更小,功率连微瓦都不到,被设备吸收后掀不起什么大风大浪。
本机发射的GSM信号,就在设备旁边,距离很近,信号功率衰减很少。如果设备的导线没有屏蔽好,或者设备本身就是露在外面的,就会接收到很强的电磁波,电磁波被天线转化成电能,造成信号线里的信号产生抖动。本来应该是0的数据变成了1,就出错了。
这就是造成打电话的时候掉卡的最主要原因。打电话的时候手机在发射电磁波,SIM卡也在不断读写,一旦SIM卡内的芯片被干扰死机了,就会掉卡。以前2G时代手机掉卡比较频繁,现在4G时代发射功率降低了很多,掉卡的就比较少了。
除了增加旁路电容来屏蔽干扰之外,最好的办法是通过PCB上的地线、屏蔽导线、屏蔽罩、铜箔等材质来把重要信号保护好。提升先天的抗干扰能力,比后天加入各种器件效果要好得多。
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作者: steven    时间: 2017-12-5 13:52
不错!
作者: gdutchen    时间: 2017-12-5 13:57
学习了,谢谢!
作者: Aubrey    时间: 2017-12-5 18:07
那么问题来了 ,过滤2.4G干扰,加的电容又是多少?
作者: cuibohong1985    时间: 2017-12-6 14:11
不错,学习了
作者: sushouchai@sina    时间: 2017-12-7 13:53
谢谢
作者: 徐佳backhome    时间: 2017-12-7 14:55
顶一个
作者: yjj198709    时间: 2017-12-7 15:37
本帖最后由 yjj198709 于 2017-12-7 15:56 编辑
7 p% @( E: O- K
Aubrey 发表于 2017-12-5 18:07
1 d" M* d/ ]/ @9 s$ G) v& y那么问题来了 ,过滤2.4G干扰,加的电容又是多少?

; a2 H. c+ n1 n( U. z& S
- ?8 t0 i/ g0 h8 `$ |& U, H如果2.4GHZ是干扰频段,那么电容谐振频率应为2.4GHZ,在2.4GHZ呈现较低的阻抗。
2 d4 q- h- J% Q7 c. d+ C1 J需要根据厂家的电容谐振曲线来判断,加之电容安装在PCB上后有引线和过孔等寄生电容的影响会有所偏移。) v+ V% Z+ e) F" x! r$ f/ @, B0 U
采用murata 公司GRM1555C1H100JA01 10PF C0G电容,谐振频率为2641MHZ,在谐振点处阻抗为0.4ohm,可以多颗并联进一步降低ESR。
+ Y( B  B* B4 Q( {$ \7 S% p如果2.4GHZ是类似WIFI的模块,可以用屏蔽盖罩住。不知道这样是否可行?
; t) d# ^, ?& z5 c
  v3 p6 n' ~$ r7 C4 q! @1 [
作者: clp783    时间: 2017-12-7 18:07
看下多,谢谢。
作者: 松哥无敌    时间: 2017-12-8 11:06
学习了
作者: cai_123    时间: 2017-12-8 15:57
学习学习,谢谢分享
作者: Aubrey    时间: 2017-12-8 16:24
yjj198709 发表于 2017-12-7 15:37
7 }, x8 G) c: M3 T" p  C0 g2 M如果2.4GHZ是干扰频段,那么电容谐振频率应为2.4GHZ,在2.4GHZ呈现较低的阻抗。
) N: v$ V. K! G' O- g需要根据厂家的电容谐 ...

" f5 K4 p' w- x+ O- q# B你说的对,这涉及一个概念:电容自谐振频率,自谐振频率具体与电容材质、尺寸、容值有关。在村田电容规格书中有电容对应曲线图
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在频率较低的时候,呈现电容特性,即阻抗随频率的增加而降低,在某一点发生谐振,在这点电容的阻抗等于等效串联电阻ESR。在谐振点以上,由于ESL 的
1 J/ D8 A7 m8 M( h8 l& O作用,电容阻抗随着频率的升高而增加,这是电容呈现电感的阻抗特性。在谐振点以上,由于电容的阻抗增加,因此对高频噪声的旁路作用减弱,甚至消失。 ! O  [9 r% j+ f- z7 ?% l
电容的谐振频率由ESL 和C 共同决定,电容值或电感值越大,则谐振频率越低,也就是电容的高频滤波效果越差。ESL 除了与电容器的种类有关外,电容的引9 Y, c: }* w$ P4 U; C# ^3 G8 p* R
线长度是一个十分重要的参数,引线越长,则电感越大,电容的谐振频率越低。因此在实际工程中,要使电容器的引线尽量短。根据LC 电路串联谐振的原理,! Z8 q( j4 ^5 }$ e7 z+ A
谐振点不仅与电感有关,还与电容值有关,电容越大,谐振点越低。
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- x3 z( v! b  i0 b具体计算参考:" h1 n. {8 X  P4 y, h4 }
. Z, h; X. M" x& L2 ]
- L+ S- I! E' g6 F/ W
- Z( a9 M, H! t$ g$ O

作者: wy77929    时间: 2017-12-15 17:58
mark
作者: 牛顿不会飞    时间: 2017-12-17 21:31
学习了
作者: zhp1    时间: 2017-12-18 11:53
学习了学习了
作者: cai_123    时间: 2017-12-19 18:56
很不错,学习了
作者: qinqinstart    时间: 2017-12-27 11:17
学习了,很不错
作者: 记得梦想了吗    时间: 2018-1-17 14:19
5G干扰,加的电容又是多少?
作者: xiaofeixia123    时间: 2018-3-2 15:26
学习了,多谢指导~




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