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噪聲濾波器的原理是什么?

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<噪聲濾波器即低通濾波器>

在上次的第二講中,我們向大家說明了數(shù)字信號中的高頻成分是影響數(shù)字設(shè)備性能的主要原因,容易形成噪聲。 因此,如果使用低通濾波器,就可以讓低頻信號通過,阻止高頻信號,從而去除噪聲。

低通濾波器的組成元件有電感(線圈)和電容。電感特性如第一種所示,相對于低頻部分(類似電阻:阻抗越高信號越難通過)阻抗也較低,頻率越高阻抗也越高。

式1  |Z|=2π?f?L  (Z:阻抗 f:頻率  L:電感値)

因此,如果將電感串聯(lián)插入噪聲通道,頻率較低的信號成分將容易通過,頻率較高的噪聲成分將不易通過。

圖1 電感作為低通濾波器的工作特性

另一方面,電容的特性與電感恰恰相反,頻率越低阻抗越高,頻率越高阻抗越低。

式2  |Z|=1/(2π?f?C)   (Z:阻抗 f:頻率 C:靜電容量)

低通濾波器如果要利用該特性,就需要將電容插入噪聲通道與地線之間。如此一來,低頻信號能夠照常通過,高頻噪聲成分因接地側(cè)的阻抗較低,將流向接地側(cè),從而達(dá)到降噪效果。

圖2 電容作為低通濾波器的工作特性

上述兩種元件是最簡單的低通濾波器,可以通過相互的組合,構(gòu)成高性能的低通濾波器。

<濾波器的元件數(shù)與頻率特性>

圖3顯示了組成濾波器的元件數(shù)與濾波器頻率特性之間的關(guān)系。想知道什么是插入損耗,可以看一下圖中各濾波器的信號衰減量,圖越往下衰減量越多。從圖上我們可以看到,濾波器中的元件越多,頻率特性的斜率就越大。元件較少的濾波器的頻率特性范圍較窄(斜率較?。?,衰減頻率及通過頻率的選擇度較低,有可能導(dǎo)致部分信號衰減或者噪聲沒有徹底去除。另一方面,元件較多的濾波器的頻率特性范圍較寬(斜率較大),頻率的選擇度較高,信號可以在幾乎不衰減的狀態(tài)下去除噪聲。

圖3 濾波器元件數(shù)與頻率特性

EMI濾波器較多是參考了低通濾波器的原理制作而成,為了提高除噪效果,經(jīng)過了反復(fù)多次設(shè)計驗證。

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