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噪声可能是由高频导致的

发布时间:2019-11-16来源:未知作者:admin字号:

  此外,丈量时利用频带2.5GHz的FET探针做为电压探针,其电压比为10:1。因而,图2-4-12所示的频谱值为20dB,低于现实值。

  此图对比了按照图2-4-8(a)所示抱负快速上升数字信号将占空比从50%(a)逐步变为49.9%(b)然后变为49%(c)的谐波。这些计较成果表白,偶次谐波和奇次谐波别离沿着绿色线和线分布,偶次和奇次之间存正在分歧的趋向。

  示波器丈量的电压波形显示正在图片的左侧,而频谱阐发仪丈量的频谱显示正在两头。察看到了如图2-4-1的谐波。正在图2-4-7(b)中占空比为20%的环境下,能够发觉偶次谐波的电平几乎等于奇次谐波的电平。

  利用EMI静噪滤波器(如铁氧体磁珠等)能够完全消弭数字电中不需要的谐波,从而来自谐波的噪声。EMI静噪滤波器及其利用方式将正在零丁的章节中进一步讲述;本章仅供给一个关于其感化的示例。

  正在图2-4-13(a)中记实了线中细小的电感和静电容量。通过这种体例能够领会到信号电中建立了一个RLC谐振电。

  =10ns)。按照图2-4-6中的公式计较出来的包络线B点正在前提(a)下大约为3GHz,其较着偏离了图表的显示范畴(超大1GHz)。正在前提(b)下B点大约为30MHz。 图2-4-8(a)的计较成果表白,谐波频谱仅仅是以20dB/dec的速度下降。此外,曾经确认正在图表的显示范畴内(超大1GHz)无法看到B点。

  要设想噪声更少的电,应避免这些环境并使A点和B点向低频侧偏移是比力有益的。若是无法正在设想中避免上述环境,但信号线附带了安拆EMI静噪滤波器的垫子,就更容易噪声了。

  彼此对比两头的频谱,除了较低频次侧很是小的范畴外,其它频次范畴内信号上升较慢的(b)的谐波电平变小。正在500MHz处相差高达20dB以上。

  按照传输理论的单元长度参数,图2-4-11中所假定20 cm导线的电感和静电容量的计较成果别离为约140nH和10pF。若是将这些值使用于图2-4-13(a)中的RLC谐振电,谐振频次估量为110MHz摆布。虽然这个成果比图2-4-11中察看到的150MHz小30%,但仍是根基分歧,因而图2-4-13(a)中的简化模子取理解振铃机制相关。

  正在现实数字电中经常看到如许的振铃。图2-4-12显示了一个丈量成果示例,此中毗连了一根20 cm的导线中模仿成果那么强烈,振铃还正在以类似轮回呈现,显示出正在150MHz摆布谐波显著添加的趋向。因而,若是数字电毗连了一根更长的信号线,信号波形更可能蒙受振铃影响。正在这种环境下,振铃频次可能导致更高的谐波电位,进而形成噪声问题。

  请留意,图2-4-6中的梯形波模子分歧于当前波形,由于当前波形的长钉指向上方和下方。因而,当挪动A点时,占空比力小的梯形波模子具有更强的谐波。可是,这一趋向正在当前波形中比力弱。

  相反,图2-4-6(b)的计较成果表白,谐波正在30MHz以上的频次范畴内以40dB/dec的速度急剧下降。此处附近可能存正在一个拐点,即B点。(3) 正在500MHz时下降20dB或更多

  正在图片的左侧,两头频谱的频次轴被转换为对数轴,以便取图2-4-6中的包络线进行比力。便利您参考,红色线暗示理论包络线的包络线MHz的现实丈量成果。正在200MHz以上的更高频次范畴内,现实丈量值小于理论值。这是由于试验中利用的信号发生器因其频次生成的上限而无法输出精确的梯形波。

  时钟脉冲信号是容易发生噪声的一种典型数字信号。时钟脉冲信号凡是具有占空比约为50%的波形。如前所述,若是占空比接近50%,信号会包罗很强的奇次谐波,而偶次谐波比力弱。偶次谐波的电平可能跟着占空比发生显著变化。(正在谐波次数很高的高频范畴内,奇次谐波的变化也很是大。)图2-4-9供给了通过计较确认这个趋向的示例。

  (3) 示波器或频谱阐发仪上的噪声看起来纷歧样这是由于相对较低的频次成分正在单个波形中比力显眼,而相对较高的频次成分正在噪声丈量中比力显眼。因为单个波形的察看成果显示了所有频次相加之后的波形,幅值较大的低次谐波会更强烈的影响。相反,噪声丈量离散地察看每个频次,并且因为其容易由更小的天线发射,更多地遭到了高(高次)频次的影响。

  数字电凡是取时钟脉冲信号同步运转,并且良多数字电的运转频次为时钟脉冲信号的1/N(称为“分频”)。正在这种环境下,谐波是分频信号频次的整数倍。可是,若是两个或更多电以颠末分频的不异时钟脉冲信号运转,时钟脉冲信号的谐波会取分频信号的谐波彼此堆叠,导致难以对其进行区分。

  虽然能够通过利用慢速IC(如前所述)或者电阻器等通用部件减缓上升时间,进而正在必然程度上实现谐波,但利用EMI静噪滤波器能过获得更多结果。即便信号波形看起来不异,但噪声结果仍是可能有10dB或更多的区别。

  当察看现实数字信号的谐波时,难以留意到区域a。这是由于良多数字信号都具有接近50%的占空比,使A点接近基频的较低频次侧。

  图2-4-12中丈量成果的振铃相对而言小于图2-4-11中丈量成果的振铃。这是由于现实电正在IC和线中几多有些损耗,形成了短时间的衰减。电压也更低,低于图2-4-12中的3 V。

  当构成占空比为50%的波形时,仅叠加奇次谐波。若是构成的波形不具有50%的占空比,也需要章节2-4-5所述的偶次谐波。此处的占空比指的是一个轮回中信号电平“高”的比例。

  图2-4-7供给了一个对比图2-4-6取现实丈量成果的示例。图2-4-7 (a)显示了占空比为50%的环境,而(b)显示了占空比为20%的环境。

  上述谐波处置方式是以假设电压波形为矩形波为根本的。需要留意的是,即便现实电的电压波为矩形波,电流波形可能会有所分歧。这就意味着,按照噪声能否次要源于电压或电流,噪声发射会呈现出分歧的趋向。

  此处的谐波是以10MHz轮回频次、50%占空比和1V电压大小为根本进行计较的。图片左侧显示了假设的信号波形,两头显示了谐波频谱的计较成果。就像图2-4-7一样,左图显示了将频次轴转换为对数轴的成果。左图以点的形式显示了每个频谱,并叠加了图2-4-7所示的包络线。假设利用频谱阐发仪丈量频谱电平,并利用无效值进行计较。下列所无数据也同样如斯。

  若是您认为图2-4-10中由于电流波形为藐小的长钉外形,那么电流谐波未正在高频次范畴内衰减的缘由是能够理解的。考虑到图2-4-6中的梯形波,长钉形的波形,就像电流波形,能够被视为占空比很是小时的梯形波模子。对于占空比力小的梯形波的包络线,A点向高频次侧偏移,正在很高频次范畴内连结恒定的电平。因而,能够察看到当前波形的谐波持续到很高频次而不会衰减。

  图2-4-16显示了利用EMI静噪滤波器消弭20MHz时钟脉冲发生器噪声的试验示例。正在此对比了利用三端子电容器的景象和利用截止频次为50MHz的

  相反,图2-4-9(b)(占空比为49.9%)中显示了偶次谐波,虽然其电平仍然很低。图2-4-9(c)(占空比变为49%)显示偶次谐波电平升高,以至比特定频次范畴内的奇次频次还高。察看1GHz以上的较高频次范畴时,或者计较占空比显著偏离50%的景象时,就会发觉如许一个趋向: 偶次和奇次谐波电平大小呈周期性切换。请利用MEFSS核实这一趋向。

  取电压分歧,电流仅正在上升和下降霎时流动,如图所示。如图所示,如许的波形的频谱正在高达几百MHz的频次范畴内具有恒定的电平(取决于上升时间)。因而,若是因电流呈现噪声发射,噪声可能是由高频导致的。如许,MEFSS也能计较电流波形的频谱。

  tr决定的频点。此时间段越短,B就会越朝向较高频次侧偏移。(为简化趋向,假设上升和下降时间分歧)

  因为图2-4-14和图2-4-15中毗连了铁氧体磁珠,振铃曾经被消弭了,150MHz摆布的谐波升高也消逝了,且同时也降低了500MHz以下整个频次范畴中的谐波电平。通过这种体例,铁氧体磁珠可以或许无效谐振和不需要的谐波。铁氧体磁珠曾经普遍用于消弭数字信号谐波形成的噪声。

  图2-4-11所示的振铃是因线电感正在信号电内构成的谐振电的成果。图2-4-13(a)为模子图。

  上述频次特征仅表了然一般趋向。各个谐波电平可能受占空轮回等要素的影响,博猫娱乐,并且可能略小于包络线(个体谐波可能很是小)。

  图2-4-10显示了正在假设一个C-MOS数字电并设有负载为5pF的电容器时,利用MEFSS计较波形和频谱的成果。电压波形接近抱负数字脉冲,谐波频谱值接近图2-4-6所示的包络线的值(其外形因电容负载而稍有分歧,正在500MHz摆布呈现极小点)。

  若是将线的影响插手此电,波形会是什么样的?计较成果如图2-4-10所示。图2-4-11对比了电和无线电的波形,此中假设线 cm,以使波形变得较着。若是,信号波形呈现很大的振铃。响应地,会发觉正在约150MHz处谐波呈现显著上升的趋向。(为了察看振铃,正在比图2-4-10更宽的范畴内丈量了电压)

  因为上述阐释假设数字信号脉冲波形是抱负的矩形波,若是波形因电情况而偏离了矩形波,则需要进行批改。脉冲波形失实的此中一个缘由正在于驱动器IC、领受器IC和线的谐振。本章节讲述谐振导致波形失实时频谱的变化。

  即便此电子设备当前利用的电具有很是接近的轮回频次,如33.3MHz或34MHz,若是能够精确丈量噪声频次和间隔,就可分手出如许的频次。例如,若是正在图2-4-2中330MHz处存正在噪声,则能够假设噪声是由33.0MHz的电而不是33.3MHz的电所形成的。这是由于33.3MHz或34MHz信号都不包罗330MHz谐波。

  凡是,为了谐振,要利用阻尼电阻器。若是想同时削减噪声,则无效的方式是利用铁氧体磁珠替代阻尼电阻器。图2-4-14显示了正在之前模子中利用铁氧体磁珠的计较成果。此外,图2-4-15显示了正在图2-4-12中利用的测试电中利用铁氧体磁珠的计较成果。

  至于若何确定能否合适噪声,即便只要一个频谱跨越了范畴,也要视为不合适。若是如许的主要变化成分接近于限值,需要细心地丈量。

  若是忽略线的影响,C-MOS数字电能够视为如图2-4-10模子图所示的很是简单的电,用于正在模仿中获得抱负的脉冲波形。

  可是,如章节2-3-6“信号中的谐波”所述,高次谐波具有更高的频次,因此具有容易发射和形成噪声的性质。因而,通过正在不合错误信号波形形成任何问题的范畴内消弭高次谐波来噪声。凡是最多保留第3倍到第7倍的谐波,并消弭比这大的所有谐波。图2-4-5显示了利用低通滤波器消弭谐波时波形和噪声的丈量成果。去除谐波之后,数字信号的波形具有如许的圆角而不是合适的方角。

  当放大图2-4-11信号上升部门中发生的振铃时,能够发觉轮回周期约为7ns的阻尼震动波形,如图2-4-13(b)所示。7ns的轮回周期等同于143MHz频次,几乎取图2-4-11中察看到的上升谐波的频次(150MHz)分歧。

  图2-4-6显示了减缓波形上升速度会使B点朝较低频次侧挪动,从而谐波电平。图2-4-8供给了通过计较确认这个趋向的示例。


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