利用雙絞線與低通濾波器抑制RFI和EMI有效方案
利用低通濾波器降低RFI
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/274257.htm舉例說明,溫度測量的速度可能受限于被測對象的物理質(zhì)量。家用加熱器可能只需要每隔一、兩分鐘測量一次溫度。由于空氣、墻壁、地板和天花板的質(zhì)量比較大,溫度變化非常緩慢。所以,每秒鐘測量數(shù)百萬次溫度對加熱器的溫度測量或溫度控制毫無意義。
我們轉(zhuǎn)向室外,室外產(chǎn)生的RFI可能進(jìn)入室內(nèi)。以我家為例,我家距離一座50,000W AM電臺(tái)大約1英里。不幸的是,電話線拾取了電臺(tái)的1.37MHz信號(hào)。信號(hào)在電話經(jīng)過檢波,恢復(fù)出電臺(tái)的音頻信號(hào)。每每聽到這個(gè)干擾信號(hào)會(huì)讓人難以忍受,這一干擾嚴(yán)重影響了電話的調(diào)制解調(diào)器。電臺(tái)播音室與發(fā)射機(jī)和天線相鄰,系統(tǒng)維護(hù)比較方便。按道理說,工程師比較擅長消除音頻和電話系統(tǒng)的1.37MHz信號(hào),于是我們通過“噪雜”的電話提出維修申請,并詢問了他們使用的是什么低通濾波器。
圖4.低通濾波器。
采用圖4非常簡單的濾波器即可獲得不錯(cuò)的效果,為什么?原因在于物理學(xué):我們希望線路上保留什么,抑制什么?本例中,我們正常的電話信號(hào)為300Hz至3kHz,要抑制的信號(hào)是1.37MHz,頻率相差450倍。利用Nuhertz的FilterFree軟件,我們制作了一個(gè)巴特沃斯響應(yīng)濾波器并繪制了其響應(yīng)特性(圖5)。濾波器在3kHz以下基本平坦,在1.37MHz時(shí)衰減超過135dB.135dB相當(dāng)于衰減了560萬倍。電臺(tái)使用了濾波器后,有效解決了這一問題,不再干擾電話線。
圖5.使用低通濾波器后,電話音頻通過線路,而電臺(tái)的RFI得到抑制。
利用一個(gè)簡單的濾波電路是否就能解決問題?軟件工具Solve Elec是一款電路仿真器,帶有低通濾波器設(shè)計(jì)文件,這是一個(gè)簡單的RC濾波器。利用該RC濾波器,更改參數(shù)值,得到8kHz下的3dB衰減,頻響特性如圖6所示。
圖6.圖中所示為簡單的RC濾波器對電話線中RFI的響應(yīng)特性。
對于音頻信號(hào),3kHz時(shí)衰減小于0.5dB,而對電臺(tái)的RFI干擾則衰減44dB,或150倍。實(shí)際上,我們也利用了電話線的電阻和電感串聯(lián)元件,只是增加了一個(gè)小的接地電容,對電臺(tái)的RFI做進(jìn)一步的衰減。
現(xiàn)在,我們重新考慮工廠的溫度測量系統(tǒng),其中導(dǎo)線有數(shù)百英尺長,相當(dāng)于一個(gè)無線電天線,因此,受RFI影響的幾率非常大。如果在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi),溫度測量數(shù)據(jù)保持一致,可以在檢測線路中串聯(lián)一個(gè)低通濾波器,以消除RFI.那么,如何通過雙絞線接收信號(hào)?當(dāng)然要采用差分信號(hào),確保干擾信號(hào)彼此抵消,圖7所示為此類電路。
圖7.采用MAX5426高精度電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成差分放大器,可靈活設(shè)置放大器參數(shù)。
圖7所示的電路配置也稱為儀表放大器,市場上可以找到多種完全集成的方案,MAX5426高精度電阻網(wǎng)絡(luò)為設(shè)計(jì)人員提供了控制放大器參數(shù)的便利條件。高精度電阻允許以數(shù)字方式選擇差分增益:1、2、4或8,精度可選擇0.5%至0.025%.電阻的精確匹配確保獲得79dB以上的共模抑制指標(biāo)。電路設(shè)計(jì)人員可方便選擇運(yùn)算放大器,根據(jù)具體應(yīng)用量身定制頻率響應(yīng)特性,改善前端濾波。
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