关于谐振电路EMC措施的问题 - 静噪教程系列之噪声问题复杂化的因素（一）

　　1.2. 关于谐振电路EMC措施的问题

　　（1） 谐振电路放大电压

　　如果电路中存在意外产生的谐振，阻抗会在谐振频率处发生显著变化，导致较大的电流或电压，这会是产生噪声干扰的一个原因。

　　例如，从外侧向图3-2-2（a）中计算的串联谐振电路输入交流信号。如图3-2-4所示，当使用输出阻抗为50Ω的信号发生器施加电压恒定（振幅 0.5V）的信号时，电容器会在50MHz谐振频率处产生比输入信号高数倍的电压。在这种情况下，电容器或电感器上产生的电压达到输入电压与Q的乘积。如何估算Q值将在章节3-2-5中作解释。图3-2-4的的情况表明Q = 6.3。

　　（2） 谐振电路可能意外产生

　　图5中的测试电路包括一个电容器和一个电感器，其中使用的常数为数字电路中通常会产生的值。例如，数字IC的输入端子具有不同pF的浮动静电容量。线路的电感约为1uH/米。因此，如果将约1m的电缆连接至数字IC的输入端子（将其连接至外部传感器等），就会产生此处所示的谐振电路。

　　如果误将导体连接至此点，就会成为噪声发射的原因之一。

　　

　　图5  谐振电路的频率特征示例（计算值）

　　（3） 在输入电压很小的情况下内部电压升高

　　如图2（a）所示，串联谐振电路的阻抗在谐振频率处达到最低值。因此，您可能简单地认定电压降低。但实际上电压为什么会升高呢？

　　图5显示了电压的分解。谐振电路入口处（电阻器和电感器的中点）处的电压确实降低到非常小的水平。但是，由于阻抗降低，电流变大了。因此，谐振电路内产生了比所施加电压更高的电压。

　　在电容器接收一定电压时，为什么谐振电路入口处的电压会消失？此时，电感器也像电容器一样，接收了完全相同的电压。因为此电压的方向与电容器电压的方向相反，所以在谐振电路入口处几乎察觉不到任何电压。

　　（4） 谐振电路各点的电压完全不同

　　当电路发生谐振时，电路各点的电压相差很大。即使某点的电压测量值似乎表明噪声有所减弱，但整个噪声发射的测量值也可能保持不变甚至有所升高。所以需要注意这样的情况。

　　上面的例子是关于串联谐振电路的情形。如果是并联谐振电路，流经电容器和电感器的电流会比输入信号的电流更高。因为这种电流也是产生噪声的原因之一，所以在并联谐振电路的情况下也需要注意。

　　

　　图6 谐振电路不同位置的电压（计算值）

　　1.3  数字电路连接至谐振电路时

　　（1） 在谐振频率处更容易产生噪声

　　如上所述，如果将可以作为天线的导体连接至谐振电路，导体会接收谐振频率的高压，产生很强的发射，从而导致噪声。此外，就抗扰度而言，噪声容易在谐振频率处被接收。

　　如果接有天线的谐振电路连接至包含很宽范围频率的信号（如数字信号），谐振频率附近频率的谐波将具有很强的发射性。图3-2-6和图3-2-7给出了一些例子： 在上述50MHz串联谐振电路连接至10MHz时钟脉冲信号时，测量脉冲波形和发射的变化。作为噪声抑制的示例，图中也指出了连接有铁氧体磁珠时的波形和发射。

　　（2） 数字信号连接至谐振电路时

　　图6提供了测试电路及电压波形的测量结果。作为噪声源的数字IC中使用了74AC00。IC的输出端连接至谐振频率为50MHz的串联谐振电路。观察到的波形表明10MHz数字脉冲中存在强烈的振铃，使脉冲波形严重失真。这是因为，在10MHz信号所包含的谐波中，仅提取了第5次谐波（50MHz）。（观察到振铃频率为50MHz）

　　（3） 使用铁氧体磁珠的阻尼

　　后面将会介绍阻尼电阻器和铁氧体磁珠能有效抑制这类谐振。图3-2-6展示了连接有铁氧体磁珠时的波形。从图中可以发现，谐振已经得到抑制，信号也恢复到原来的脉冲波形。

　　（4） 通过噪声发射确认谐振

　　图7显示了噪声发射的结果。磁场强度是通过“3米法”测量的。为便于参照，图中也提供了无天线情况下的测量结果，而且已经证实了在仅包括数字IC和谐振电路时，几乎没有噪声发射。图中下部的曲线表示频谱分析仪的黑色噪声电平。

　　（5） LC谐振和天线谐振

　　图7（a）指出了用15cm导线作为天线连接谐振电路来发射噪声的情形。在LC谐振电路的谐振频率50MHz处观察到强烈的发射。除了此频率外，还在500MHz处观察到了噪声。在该频率处，作为天线连接的15cm导线作为1/4波长天线工作。因此，除了图3-2-7（a）中的LC谐振，还可能观察到天线的谐振效应。天线的谐振将在后续章节中进行讲述。

　　图7（b）显示了连接铁氧体磁珠时的测量结果。可以发现噪声发射得到了有效抑制。

　　

　　图7 谐振电路和天线连接至数字信号的测试电路

　　

　　图 8 谐振电路和天线连接至数字信号时的噪声发射