0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

差分信号负端接地:滤波截止频率怎么确定?附步骤+ 案例​

PRBTEK 来源:PRBTEK 作者:PRBTEK 2026-01-27 09:04 次阅读
加入交流群
微信小助手二维码

扫码添加小助手

加入工程师交流群

在电子电路设计中,差分信号负端接地是很常见的兼容改造或简化方案,但这么做会让信号从差分模式变成单端-地参考模式,原本的共模抑制能力直接丧失,很容易被地环路噪声、电源纹波这些干扰影响。滤波设计是解决这类干扰的核心,而截止频率的设定直接决定滤波效果——既要保住有用信号不失真,又要把干扰牢牢抑制住。今天就给大家分享一套实用方法,把理论和工程实践结合起来,轻松定好截止频率。

核心前提要摸清,避免盲目算错数

定截止频率前,先把两个关键参数搞清楚,这是后续所有计算的基础,少了这一步很容易走弯路。

先明确有用信号参数,重点抓「信号最高频率f_signal」。比如传感器输出的0~1kHz信号、高速数据传输的50MHz信号,这个数值直接关系到信号完整性。截止频率必须覆盖信号的高频成分,要是低于这个数值,信号波形就会出现拖尾、上升沿变缓的问题,影响电路正常工作。

再梳理干扰信号参数,找出主要干扰的「最低频率f_noise」。像工频干扰的50Hz、开关电源纹波的10kHz、EMI高频干扰的1MHz,都属于常见干扰类型。截止频率的设定要能让这类干扰被显著衰减,不然滤波就失去了意义。

截止频率的核心设定原则

核心逻辑很明确:截止频率fC要大于等于信号最高频率的1.5-2倍,同时小于等于干扰最低频率的0.8~0.9倍。

之所以要留1.5-2倍的信号频率余量,是因为滤波器在截止频率处会有3dB衰减,足够的余量能避免有用信号的高频成分被过度滤除,保证信号的幅度和相位都不失真。而限定在干扰最低频率的0.8~0.9倍以内,是为了让干扰信号落在截止频率以上,这样滤波器才能对其进行有效衰减,而且频率越高,干扰衰减效果通常越好。

图片1.png

4步搞定截止频率,工程场景直接用

第一步:锁定关键频率值

结合实际场景找对数值,计算才有用。低频场景比如传感器差分信号,频率范围0~1kHz(f_signal=1kHz),现场存在10kHz的开关电源纹波(f_noise=10kHz);高频场景像高速差分信号,频率0~50MHz(f_signal=50MHz),伴随100MHz的电磁干扰(f_noise=100MHz),这两种都是典型情况。

第二步:算出两个基准值

信号侧基准fC1按1.5-2倍f_signal计算,优先取中间值,这样能兼顾信号完整性和干扰抑制效果;干扰侧基准fC2按0.8~0.9倍f_noise计算,确保干扰能被有效过滤。

第三步:确定最终截止频率fC

取fC1和fC2的交集范围即可。如果交集过窄,优先满足fC≥fC1——毕竟信号完整性比单纯抑制干扰更重要,信号失真了,再强的抗干扰能力也没用。

还是结合前面的例子,低频场景中fC1在1.5kHz-2kHz之间,fC2在8kHz-9kHz之间,最终fC选2-5kHz(比如3kHz)就很合适;高频场景里fC1为75MHz-100MHz,fC2为80MHz-90MHz,交集范围80~90MHz,选85MHz就能兼顾两者。

第四步:实测验证并调整

计算出的fC只是理论值,实际应用中必须用示波器验证效果。如果滤波后还有明显干扰,可适当降低fC,比如从3kHz调到2kHz;要是信号出现失真、波形变钝,就提高fC,比如调到4kHz。另外高频场景(频率>1MHz)要注意滤波器的寄生参数,像RC滤波中电阻的寄生电感,这类因素会影响带宽,可借助仿真工具辅助调整。

不同滤波拓扑的截止频率计算补充

1. RC低通滤波(低频信号首选)

计算公式为fC = 1/(2πRC),其中τ=RC是时间常数。选型方面,电阻建议取1kΩ-100kΩ,电容选1nF~1μF(低频场景),材质优先NP0/C0G,温漂小且性能稳定。

2. LC低通滤波(高频信号首选)

计算公式为fC = 1/(2π√(LC))。选型时电感取1μH~10μH(高频场景),电容选X7R材质,高频特性更优,同时要规避寄生参数对带宽的影响。

新手避坑提醒,这些错误别犯

别为了抗干扰牺牲信号质量,要是一味降低fC抑制干扰,只会导致信号失真,反而影响整个系统性能。接地设计要配合滤波,差分负端必须单点接地,滤波器件的接地端就近连接信号地,避免形成地环路引入新干扰。高频场景下,示波器和探头的带宽要≥3倍fC,不然没法准确观测滤波效果,后续调整也会偏离方向。

审核编辑 黄宇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 滤波
    +关注

    关注

    10

    文章

    714

    浏览量

    58116
  • 差分信号
    +关注

    关注

    4

    文章

    412

    浏览量

    29099
收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二维码

扫码添加小助手

加入工程师交流群

    评论

    相关推荐
    热点推荐

    如何根据被测信号选择合适的示波器分探头

    示波器是电子测量的核心工具,而分探头作为示波器与被测电路的“桥梁”,选型直接决定测量精度。面对不同幅值、频率、噪声环境的信号,选对分探头能避免失真、减少成本浪费,下面结合被测
    的头像 发表于 05-12 09:09 175次阅读
    如何根据被测<b class='flag-5'>信号</b>选择合适的示波器<b class='flag-5'>差</b>分探头

    分信号真的没有参考地吗?原理、误区及实测要点全解析

    在高速电路设计、工业通讯传输、高压测量等场景中,分信号早已成为不可或缺的标配方案。 相信不少工程师都听过这样一种说法:“分信号不需要地”,这句话看似有道理,实则容易让人陷入认知误区
    的头像 发表于 04-24 09:22 421次阅读
    <b class='flag-5'>差</b><b class='flag-5'>分信号</b>真的没有参考地吗?原理、误区及实测要点全解析

    外接数显表显示频率波动大如何解决?

    显表的信号线 插头是否插紧 ,有无氧化或松动。如果线缆有破损、弯折,需更换专用的 双绞屏蔽线 。 检查屏蔽接地 :如果用的是屏蔽线,确保屏蔽层 只在数显表一端接地 ,避免两端接地形成回
    的头像 发表于 04-02 17:38 207次阅读

    影响示波器带宽的重要因素——低通滤波

    示波器带宽决定了示波器能测多大频率信号,那么如何测试示波器的带宽呢?本次跟大家分享一下决定示波器带宽的重要因素——低通滤波器,了解它是如何限制信号
    的头像 发表于 03-04 17:33 487次阅读
    影响示波器带宽的重要因素——低通<b class='flag-5'>滤波</b>器

    探索LTC1063:高性能时钟可调滤波器的卓越之选

    。下面,我们将深入了解LTC1063的特点、性能及应用。 文件下载: LTC1063.pdf 一、LTC1063的卓越特性 1. 时钟可调截止频率 LTC1063具备时钟可调的截止频率功能,时钟与截止频率之比为100:1。通过内
    的头像 发表于 01-20 10:50 392次阅读

    【「玩转高速电路:基于ANSYS HFSS的无源仿真实例」阅读体验】+分信号

    孔长度的分信号过孔 分信号过孔特性阻抗随着过孔长度的增大而增大 书籍中存在明显的勘误,希望校准时多多用心 这种错误不应该发生的的 而且操作步骤
    发表于 01-19 08:55

    高带宽双路 SPDT 分信号开关 TS3DS26227 详解

    高带宽双路 SPDT 分信号开关 TS3DS26227 详解 在电子设计领域,开关器件的性能对整个系统的信号传输和处理起着关键作用。今天我们要详细探讨的是德州仪器(TI)的 TS3DS26227
    的头像 发表于 01-14 16:10 427次阅读

    TDK TCM0403T薄膜共模滤波器:高速分信号的EMC解决方案

    TDK TCM0403T薄膜共模滤波器:高速分信号的EMC解决方案 在当今的电子设备中,高速分信号的应用越来越广泛,如USB、HDMI等
    的头像 发表于 12-26 11:00 487次阅读

    单片机的分信号到底是什么?

    分信号到底是什么?通俗来讲,就是驱动端发送两个等值、反相的信号,接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。 分信号
    发表于 11-12 06:44

    Sallen-KEY滤波器传递函数问题

    对于一阶低通的RC滤波器,我们很简单知道传递函数为sC/(R+sC),当我们将s替代为2πf。 当f=截止频率:传递函数=0.5(约0.5的数值) 当滤波器变为有源的sallen-Key滤波
    发表于 09-24 18:17

    M12电缆接头针脚定义:分信号引脚配置里的 “传输密码”

    M12 电缆接头的分信号针脚配置,不是 “死板的图纸定义”,而是 “贴合场景的传输解决方案”。从 D 编码的以太网适配,到 X 编码的高速传输,每一组引脚的配置,都是为了让数据在工业现场的复杂环境
    的头像 发表于 09-18 10:10 2663次阅读
    M12电缆接头针脚定义:<b class='flag-5'>差</b><b class='flag-5'>分信号</b>引脚配置里的 “传输密码”

    分信号转换成单端信号需要哪些元件?

    输出为:​即仅放大差模信号,抑制共模信号。典型配置:单端输入差分放大器:将分信号的一端接运放同相端,另一端通过电阻
    发表于 08-14 09:10

    分探头能测那些信号呢?

    分探头是一种专门用于测量差分信号的仪器,其核心特点是通过抑制共模信号、放大差模信号,来精准捕捉两个信号之间的电位差。它能测量的
    的头像 发表于 08-05 13:02 1152次阅读

    怎么选择合适的分探头-输入电容

    低通滤波,电容越大,截止频率越低,通过的高频信号越少,从而导致测试系统带宽降低。被测信号的阻抗同理上述公式,即使很小的输入电容(如1pF)对高阻抗节点(如1kΩ)
    的头像 发表于 07-29 15:30 578次阅读
    怎么选择合适的<b class='flag-5'>差</b>分探头-输入电容

    分信号与单端信号接线时要注意什么?

    本文介绍了输出单端信号分信号的设备与采集设备之间应该怎样接线。
    的头像 发表于 06-17 15:50 2559次阅读
    <b class='flag-5'>差</b><b class='flag-5'>分信号</b>与单端<b class='flag-5'>信号</b>接线时要注意什么?