滤波器（filter），是一种用来消除烦扰杂讯的器材，将输入或输出经过过滤而得到纯真的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有用滤除的电路，便是滤波器，其功用便是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
　　滤波器选型
　　电路计划人员怎样断定在哪种场合该选用哪种滤波器呢？这篇文章旨在协助他们作出这种抉择。
　　滤波器的挑选看似奥妙，但本质上并非如此。不过在许多场合，即便尽心竭力选用以下所述办法来挑选，也仍是需求实验多个滤波器后才干挑出最适宜的一只。
　　那么，为何要煞费苦心去精确的挑选滤波器呢？按这儿供应的原则来进行滤波器的挑选，最少可满意滤波器的精确规范和类型的恳求，因而，试用滤波器仅仅是用一只滤波器更换另一只滤波器，一同检查传导及辐射发射，看哪只滤波用具有最佳的费效比。
　　假定在计划进程中没有满意的耐性去挑选滤波器，墨菲规矩（好象悉数的物理、医疗和财务方面的公式都是从这儿派生出来的）标明：终究证实是最适宜的滤波器会与商品的其它恳求彻底不兼容。要么滤波器太大或太重而不能设备在铸塑模机壳内，需求一笔宝贵的从头制作模具的费用，要么需求一种不易完毕的设备办法，要么因为滤波器的走漏电流，将使面向商场的商品存在安全风险疑问。的确，假定没有细心挑选精确类型及类型的滤波器，那么依照墨菲规矩，挑选适宜的滤波器将添加研制和出产费用，一同也会推延商品的上市时间。
　　1. 滤波器有关方针的核算
　　经过将商品的发射频谱与有关的电磁兼容规范比照，能够核算用滤波器操控发射所需求的衰减量。关于抗扰性操控，能够经过比照外部电噪声（一般取自有关的电磁兼容抗扰度规范）与商品电子线路的活络性以及烦扰时期期望抵达的功用等级来核算一个大略值。
　　当了解知道一个商品实习的发射或活络功用时，就可选用精确的核算而不去进行估测。不过，假定不是在一个可控的50Ω阻抗环境中作业，在收买滤波器时，厂家供应的商品方针是靠不住的。
　　2. 阻抗疑问
　　滤波器的作业原理是在射频电磁波的传输途径上构成很大的特性阻抗不接连，将射频电磁波中的大大都能量反射回源处。大大都滤波器的功用是在源和负载阻抗均为50的条件下测得的，这使咱们直接联想到极为首要的一点，这便是滤波器的功用在实习状况下不或许抵达最佳。
　　查询一个典型的电源线滤波器，它设备在沟通电源线与作为电子商品直流电源的交-直流改换器之间。白日，沟通电源的阻抗在2～2kΩ间改动，取决于与它联接的负载以及所关怀的频率。联接到电子设备的电源线的特征阻抗大概在150Ω，当整流器在电源波形的尖峰邻近导通时，恰当于短路，而在其它时间，恰当于开路。
　　滤波器参数是在50Ω的源和负载阻抗的查验环境下取得的，因为大大都射频查验设备选用50Ω的源、负载及电缆。这种办法取得的滤波器功用参数是最优化的，一同也是最具有误导性的。
　　因为滤波器由电感和电容构成的，因而这是一个谐振电路。其功用谐和振首要取决于源端及负载端的阻抗。实习上，一只报价宝贵且50/50功用优良的滤波器或许在实习中的功用还不如一只报价较低且50/50功用较差的滤波器好。
　　3. 电源线滤波器
　　图1给出的单级电源线滤波器对源和负载的阻抗都很活络，当作业在实习的源和负载阻抗条件下时，很简略发作增益，而不是衰减。这种增益一般呈如今150kHz～十MHz的频率计划内，凹凸能够抵达十 ～ 20dB。因而，在商品上设备一个不适宜的滤波器后，或许会添加发射强度和/或使活络性变得更糟。

　　图1 典型的单级电源线滤波器

　　图2所示的两级或更多级的滤波器，能够使内部接点坚持在相对安稳的阻抗上，因而对负载及源的阻抗依托不是很大，能够供应挨近50/50方针的功用。当然，这些滤波器体积更大，报价更高。

　　图2 典型的两级电源线滤波器

　　为了处理阻抗疑问，最佳是收买出产厂家一同标了解在“匹配”的50/50查验体系中的方针和在“失配”条件下的方针的商品。失配的数据是在源阻抗为0.1，负载阻抗为十0的条件下，和相反的条件下，测得的。一个诀窍是用悉数这些曲线中的最坏状况构成一条衰减曲线图，并将其作为滤波器的技能方针。中选用这种办法来挑选滤波器以满意商品的预期意图时，滤波器的功用一般能够抵达期望的效果，乃至十分好一些。
　　大大都电源线滤波器选用共模扼流圈和联接在相线间的X电容处理差模烦扰。假定滤波器用于处理开关电源、相位角功率操控器、马达驱动器等电路发作的低频高强度烦扰疑问，则一般需求比X电容所能供应的差模衰减更大的衰减，这时需求选用如图3所示的差模扼流圈。因为磁芯会发作丰满景象，所以很难以较小的体积取得较大的电感量。这些滤波器一般体积比照大而且也比照宝贵。

　　图3 开关电源改换器上运用的典型滤波器

　　大大都电源线滤波器选用Y型电容，这些电容联接在相线与地线之间。为了不跨过有关安全规范绑缚的地线容许走漏值，这些电容的值大概在几nF分配。一般地，Y电容应联接到噪声烦扰较大的导线上（例如，外表活络模仿电路中的电源线，开关电源中的整流器等）。
　　关于医疗设备，分外是与患者身体触摸的，恳求地线走漏电流值恰当低，因而运用恣意一种Y型电容都是不行的。这时选用的滤波器需求更大的电感和/或选用多级级联，因而体积较大，报价较高。（最佳是在设备与患者相连的那一端选用电池供电，仅经过光耦或光纤与沟通电源供电的设备相连。）
　　在较大的体系里，来自许多Y型小电容的地线走漏会发作很大的地线电流，这么就会发作地线电压差，然后致使纷歧样设备间的互连电缆上发作“嗡嗡”的沟通声和瞬态高电平。现代最利益理计划是选用等势三维地线搭接，但许多陈腐的设备中不能完毕这一点。因而，抉择用在大体系里的设备应运用Y电容很小或底子没有Y电容的滤波器。
　　最佳是运用满意安全认证的电源线滤波器。这些滤波器的安全性、牢靠性、温度计划、额外电压和电流以及恰当的安全规范的运用均业已由厂家认证经过。
　　4. 信号线滤波器
　　假定传导发射或辐射发射由不行避免的信号频谱致使，那么妄图运用差模滤波器来减小这些发射并不是办法。不过对所关怀的信号频谱计划内的频率，选用共模滤波是可行的，因为有用的信号是差模而非共模。
　　信号线滤波器的技能方针中，一般都疏忽了地线噪声。驱动芯片会发作地线跳动噪声，假定数字打印电路板的地线面与机壳间的射频搭接欠好，便会在悉数导线中发作许多的数字0V噪声，因而，外封装上标有低改换速率的驱动芯片仍或许发作高电平的射频噪声。
　　低频模仿信号中运用的滤波器，分外是当电子电路的活络度十分高时，需求选用如电源线滤波器相同的单级或多级电路。可是，在大都状况下，信号是数字化的或高电平模仿信号，对烦扰不很活络，因而可选用R、L、C、RC、LC、T、或π型滤波器，如图4所示。

　　图4 各种信号线滤波器

　　R和L滤波器的底子作业原理是发作一个高阻抗以反射烦扰，但这一般仅能取得几个dB的衰减。当源和负载阻抗都较低时，这种滤波器是最适宜的。L滤波器能发作谐振，因而最佳由软铁氧体磁性资料做成（拜见下述有些）。因为电阻中存在0.2 pF分配的寄生旁路电容，因而R滤波器在高频时会失掉滤波效能。
　　C滤波器能发作一个低阻抗来反射烦扰，一般用在源和负载阻抗都比照高的场合。一般，C滤波器的功用曲线看起来都是比照志趣的，但实习上远不是这么。
　　具有较大R值的RC滤波器是比照志趣的，因为它不会发作显着的谐振。但当信号频率在几kHz以上，或传输率在kB/s以上的电路中，高R值（最佳是取十k分配）是不适宜的。
　　LC、T和π型滤波器能够有更高的衰减值，但当它们联接到非50的源和负载阻抗的环境中时会发作谐振景象。这个疑问能够经过在电感上装入铁氧体来处理。铁氧体在低频（有时可达十MHz分配）时呈电感特性，但在较高的频率处，它们失掉了电感特性而体现出电阻特性。铁氧体磁珠在十0MHz时的有用阻抗跨过1k，但直流时的阻抗则小于0.5，因而在无用频率处呈现高阻状况，在有用频率处呈现低阻状况。如今能够收买到类型许多的SMD铁氧体磁珠来满意各种频谱的需求。
　　射频滤波器的一个不为人知的特性便是当它不联接到超卓的射频参看地时，其效果是很差的。仅有能够作为射频参看地的是PCB上的实心肠平面、金属板或金属壳体（“法拉第笼”），志趣状况下，在被滤波的最高频率处，它们都不该有大于波长1/十0的孔洞（空气中1GHz时3mm，或许在FR4纤维玻璃板中为1.5mm）。
　　滤波器中的电容与射频地之间的连线也应小于波长的1/十0，一同还要确保电感很低。这便是说，除非在极低的频率下，不然安全地的绿/黄色导线不能作为滤波器地线。例如，假定装有2.2nF的Y型电容的电源线滤波器经过一根十cm长的绿/黄色导线接地，那么，在20MHz以上的频率时，因为地线电感的影响，其Y型电容将失效。
　　在估量绿/黄色导线地线的搭接功用时，能够假定导线的电感值约为1nH/mm。滤波器仅有精确的联接是将滤波器壳壁直接与射频地参看面或壳体联接起来。当然，只需有直接的射频地线搭接，那么出于安全思考，装入绿/黄色导线也未尚不行。
　　假定滤波器要设备在PCB板上，其电容有必要直接联接到地平面上。假定没有地平面，设备富含电容的滤波器是水中捞月的。假定滤波器设备在一个金属板或屏蔽壳体上，那么它有必要是导电联接的，有时乃至有必要在滤波器设备面贴上一圈导电衬垫，以使滤波器壳体与其搭接的金属面间构成无缝隙的射频搭接。
　　军用信号滤波器一般归于C和π型，因为大都多见的军事设备都有一个很健旺的、计划完善的射频地（金属浇注机箱）。因而，这种场合运用的滤波器一般不会遭到射频地不良所带来的影响。
　　不过，对民用品、商业用品及工业成品来说，射频地的无缺性一般是一个严峻的疑问，因为得处处思考商品本钱。因而，我发如今这种状况下，功用较好的信号线滤波器一般是RC、LC或T型的，将电阻或电感联接到外部导线上。这将使射频参看地线上的射频电流比C或π型滤波器发作的射频电流小得多。
　　假定一条电缆有多束芯线，一般最佳的办法是将悉数的芯线穿过一个共模扼流圈。假定减小活络信号之间的串扰十分首要，则能够对芯线中各个信号别离选用共模扼流圈。图5标明用于五芯电缆的五路共模扼流圈的一个比方。表贴共模扼流圈在差不多5mm的正方体壳体内可达八路之多。
　　假定电源线滤波器不容许来自数字电路的900MHz的谐波走漏到电源线中，这时就应思考滤波器和屏蔽体的优化协作。这些挨近微波频率的谐波会使商品的辐射发射加强。
　　射频滤波器的另一个不为人知的特性便是要将滤波器与屏蔽视为一个全体，两者相得益彰。过失的滤波器构造计划或设备办法很简略使商品辐射发射超支。
　　5. 滤波器的构造和设备
　　假定欲在高频取得极佳的滤波功用，那么滤波器很简略因为其PCB走线和/或滤波与未滤波分界面上导线的射频走漏而使其功用发作降级。许多工程技能人员对滤波器周围的射频走漏疑问不解，滤波和未滤波走线及导线有必要尽或许地互相远离，而且没有别的走线或导线穿过邻近滤波/未滤波的间隔线，一般，对滤波器未滤洁净的剩下走漏选用屏蔽技能对错常必要的。
　　假定外部电缆滤波后进入具有地平面的PCB板或用作射频地的一个工业外外表板，滤波器应设备在电缆进出PCB板或外外表板的方位上，而且要直接联接到射频地线上。
　　假定外部电缆经滤波后进入屏蔽机柜，滤波器应设备在机柜的壁上，而且要在设备孔的周围一星期与柜壁进行导电联接。阻隔式滤波器是最佳的挑选（例如，穿心电容），但一般都比照贵而且难于设备。
　　商场上也能够收买某些类型的滤波联接器，比方D型联接器（一般只需1nF的电容，不过磁珠、T和π型滤波器也是有用的）。
　　就电源线滤波器（一般适用于0-400Hz的频率，且功用底子不变）来说，面板设备的滤波器一般选用IEC插座。将这种金属外壳的带IEC插座的滤波器设备在屏蔽体上，假定滤波器壳体上没有缝隙，而且按图6所示的办法将它邻近电气联接到屏蔽金属件上，可在数十兆赫兹的频率计划内取得较好的功用。有些厂商仅一味寻求滤波器能否在传导发射查验频率（抵达30MHz）计划内正常作业，这种滤波器的本钱较低，但使滤波器的屏蔽无缺性遭到影响，然后使商品不能经过电磁兼容规范中的辐射发射实验。

　　图5 屏蔽体上电源线滤波器的设备办法

　　在大功率场合中，大都电源线滤波器选用螺钉接线办法，然后使阻隔板设备不或许。图5标明镙钉设备的滤波器选用“脏盒”办法，一重用一个外层屏蔽盒将其封装在一个屏蔽的“脏盒”内。即便脏盒中的输入和输出电缆很短而且互相远离，高频依然能够走漏出去，因而需求对某一条电缆或悉数电缆套装磁环来处理。
　　做了21年计划工程师，自个的全体感触和总结如下：
　　1、假定未经过对仪器的EMI、EMS方针查验就选定了滤波器，底子上归于“瞎子骑瞎马、夜半临深池”的主儿；
　　2、假定机器上挑选的是一个市道上买来的通用滤波器，这个滤波器底子上是能够不加的；
　　3、滤波器8分定制、2分通用才算比照靠谱。
　　下此定论的要素是因为近期遇到的好几起作业，都加了滤波器，但传导便是不过，终究仍是依据查验效果给计划了个滤波器样品，一装上ok才算pass，正本计划自身也并不杂乱，不过多加了一级差模电容和差模电感、或调整了一下滤波器电感电容的参数算了。通用型的IEC插座滤波器，里边的空间很小，一般只能放得下2个共模电容、一个差模电容和一个共模电感，靠这点东西就能放之四海而皆准，难度极大焉。
　　那滤波器应怎样选型？
　　榜首种是预知晓（最少是估量）需滤掉的杂波频点或频段和强度，然后提出对滤波频段的衰减恳求，将此恳求提给厂家，由厂家给您计划一款适用的滤波器。
　　第二种是先计划商品，构造空间上预留出装滤波器的方位，等商品装好后进行查验，依据查验的成决断定滤波器的滤除频点和衰减特性。
　　除此二者外，底子上没有别的的办法能有用地选好滤波器。

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