数据线滤波Coilcraft

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1、数据线滤波介绍辐射噪声会冲击一台电子设备的许多部件，特别是噪声是电气设备设计人员担忧的一个重要问题，因通过无屏蔽的电缆或没有有效接地的外壳。电缆是意外的或不明的噪声源所引起的电子设计故障并不产生电磁干扰的一个重要因素。电缆通常是电路元罕见。美国联邦通信委员会（FCC）和其他管理机件和模块之间最长的线路，这就为形成一个环形天构严格执行其噪声要求，这就使噪声成为决定一台线来辐射和接收外部产生的噪声场提供了有利的条电子设备最终成败的关键因素。此文件将论述与电件。气和电子设备有关的噪声的一些重要属性，特别是低信号数据线设备，数字设备就是其中一种。此外噪声信号还会对一些简单的滤波方法进行讨论。图1所示

2、的是一个典型的适于工厂情形的60Hz线路电压（110Vrms）的实际正弦波。波形包含噪声源功率转换器是众所皆知的噪声源；它们通常产生共模（相对于地线，出现在所有信号和共用线上）和差模噪声（出现在信号和回路之间）。来自功率转换器的噪声在开关频率的谐波中往往占据了大部分，但也会有一些宽带噪声。由于功率转换器都在低信号电路的附近，它将是决定数据线系统总体可靠性的一个主要因素。由于温度（热噪声）、不同材料的接触（接触噪声）和接线装置的电子空穴移动（散料噪声），半导体装置可以成为噪声源。数据图1.工厂线路源线系统模块的磁性元件（例如，功率转换器的变压器或其他高Q元件）可以通过振铃产生噪声。远远高于线路

3、频率的随机噪声电压。图2所示的是60Hz波形的2mS部分，噪声脉冲短于5μS，设备的逻辑电路是另一个重要的噪声源。逻辑电路达到50V的峰值。在波形图的析象范围外还可能开关时，局域电源可短暂间对地短路，直接对地面存在更高频率的噪声。和直流电源产生噪声，影响整个电气系统。受污染的线路电流直接传导至与该噪声源机器连接内部噪声有很多来源，位于数据线电路的附近，如着相同线路的其他机器和装置；噪声电压也可以透相邻的电路板或周围的磁性元件（变压器、混频器过从这些机器周围的空气辐射来测量到。等等）。半导体噪声也可扩散到临界敏感的逻辑线，进入或来自于数字系统时钟和进入到数据线。线路滤波器一般置于敏感设备的前端

4、以改善上面提到的50V高频工厂噪声情形。通常，一个线路滤外部噪声可产生于设计控制范围外的许多来源。高波器由一个低频共模磁体构成，它允许（差分）线频噪声可发生在输电线上，重叠在60Hz的信号而路电流自由通过而不会使磁性材料饱和（差分模式通常不影响电力线路，但对数据线传输而言很危险。Copyright©2013,Coilcraft,Inc.www.coilcraft.com.cnDocument155-1Revised07/19/95当然，许多数据线装置和设备并不用于工厂的恶劣环境。例如，要求符合FCC的B级极限的设备通常不需要应付输电线上所发生的50V噪声；然而，B级装置对当前数据线设备环境的

5、低强度/很高频率的噪声越来越敏感（图4）。对在高时钟速率和波特率下运转的设备噪声尤其敏感。数据线设备的系统时钟是设计工程师关注的一个问题。图5a显示的是一个有寄生高频成分和潜在问图2.线路的2mS部分题区域的20MHz时钟信号。图5b显示的是一个没有噪声的20MHz时钟信号。产生的磁通线路相互抵消；这是共模电磁设计的一个主要方面）。然而，线路源和回线的共同噪声会被衰减。线路滤波器是通过大幅削减约达10MHZ的频率来清理进来的60Hz线路信号，超过此频率，衰减有效性就变得越来越差（图3）。高频线路偏差的情图5a.有高频噪声的20MHz时钟图3.典型的线路滤波器响应况的确存在，经常会避开线路滤波

6、，影响数据线设备低压数据传输的完整性。特别易受影响的是设备间的数据传输。另一个问题是，事实上工厂使用的设备所需符合的噪声要求相对没有那么严格，尽管这些机器有可能影响其他较为敏感的机器（图4）。图5b.干净的20MHz时钟信号无论是在局域网络内或是通过外部设备如调制解调器来实现的机器对机器的通信，设备间的数据传输都可能被未加抑制的噪声所中断和污染。滤波概述对于噪声问题，明显的解决方法是消除来源，但这通常是不可能的。设备内发出的噪声几乎是设计关键模块的附带效应。其次的方法是在尽可能靠近源图4.FCC噪声极限Copyright©2013,Coilcraft,Inc.www.coilcraft.co

7、m.cnDocument155-2Revised07/19/95头处消除噪声。噪声源有时候很明显。例如电源，同样地，削减传输电缆前端的所有高频成分信号，此处产生大量噪声是符合逻辑的。有时候噪声源根将能清除任何传输前数据线系统内受噪声影响的信本不能够预见；此外，噪声源的确切影响通常是虚号。同时，数字时钟的逻辑幅度必须准确和纯正。幻的，并且只是偶尔明显而已。解决噪声问题的方时钟信号能够受益于高频噪声衰减，使数据线