Produkte zur Rauschunterdrückung / EMI-Entstörfilter / ESD-Schutzvorrichtungen
Leitfaden für Rauschunterdrückungsfilter
Grundlagen der Lärmbekämpfung [Lektion 2] Wie Lärm bekämpft werden kann
Grundlagen der Lärmbekämpfung <Wie wird Lärm erzeugt?>
In der letzten Lektion wurde das Problem des elektromagnetischen Rauschens in elektronischen Produkten und die Notwendigkeit von Gegenmaßnahmen erörtert. Die erste Frage, die einem in den Sinn kommt, lautet: Warum kann man die Notwendigkeit von Gegenmaßnahmen nicht dadurch vermeiden, dass man die Produkte so konstruiert, dass sie von vornherein kein Rauschen erzeugen? Die Gegenmaßnahmen wären nicht erforderlich, wenn die Produkte auf diese Weise konstruiert wären, aber in der Realität ist es nicht so einfach, diese Art von Konstruktion umzusetzen. Tatsächlich werden einige der Signale in digitalen Schaltungen selbst zu Rauschen.
Rechtecksignale (Wellen in Form von Quadraten, die in einer bestimmten Zeitspanne zwischen zwei Werten hin- und herlaufen) werden normalerweise in digitalen Schaltungen verwendet. Diese Rechteckwellen haben jedoch eine große Anzahl von Frequenzkomponenten.
Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel, bei dem die Oberwellen (Wellen mit Frequenzen, die ganzzahlige Vielfache der Grundwellen sind) von Sinuswellen einander überlagert werden. Es wird deutlich, dass sie sich mit zunehmender Anzahl der Oberwellen den Rechteckwellen annähern. Die Rechteckwellen entsprechen dem, was durch die wiederholte Überlagerung dieser Harmonischen entsteht.
Mit anderen Worten bedeutet dies, dass in den von digitalen Schaltungen verwendeten Rechteckwellen sehr viele Frequenzkomponenten enthalten sind und dass viele Komponenten mit hohen Frequenzen enthalten sind.
Wenn Wechselstrom durch einen Leiter fließt, wird er mehr oder weniger stark als Funkwellen abgestrahlt, und je höher die Frequenz des Stroms ist, desto leichter wird er als Funkwellen abgestrahlt. Aus diesem Grund wird die hochfrequente Strahlung durch Lärmschutzmaßnahmen geregelt. Aus den obigen Ausführungen wird deutlich, dass ein Teil der Rechtecksignale, die durch digitale Schaltungen fließen, als Rauschen kontrolliert werden. Mit anderen Worten: Soweit digitale Schaltungen arbeiten, werden Rauschwellen abgestrahlt. Ein Blick auf die vorherige Abbildung zeigt jedoch, dass diese Wellen bis zu einem gewissen Grad Rechteckwellen ähneln, selbst wenn Oberwellen höherer Ordnung nicht mit einbezogen werden. Wenn also nur die Signale mit den hohen Frequenzen unter den digitalen Signalen entfernt werden könnten, wäre es möglich, die harmonischen Komponenten zu entfernen, die als Rauschen problematisch sind, während die Wellenformen, die den Rechteckwellen ähneln, erhalten bleiben. Dieser Ansatz wird von EMI-Unterdrückungsfiltern verwendet, die als Tiefpassfilter fungieren. Es ist schwierig, das "Entfernen der Oberwellen" zu regeln, und wenn auch die zu niedrigen Frequenzen entfernt werden, verlieren die Signalwellenformen ihre Form, was zu einer Störung des Betriebsablaufs der digitalen Geräte oder zu Betriebsfehlern führen kann. Umgekehrt sind die Gegenmaßnahmen gegen Rauschen nicht mehr angemessen, wenn die Frequenzen nicht ausreichend entfernt werden. Infolgedessen sind Bauteile mit vielen und unterschiedlichen Rauschschutzmaßnahmen verfügbar, und es ist wichtig zu wissen, welche Bauteile zu verwenden sind.
<Andere Lärmquellen>
In Wirklichkeit sind die harmonischen Komponenten der Rechteckwellen digitaler Schaltungen nicht die einzige Rauschquelle. Hinzu kommen das Schaltrauschen von Schaltnetzteilen, das Bürstenrauschen von Motoren und verschiedene andere Arten von Rauschen, die durch unterschiedliche Faktoren verursacht werden. Dennoch wird das Rauschen in der Regel mit Tiefpassfiltern bekämpft, genau wie bei den Gegenmaßnahmen für digitale Schaltungen, weil das Rauschen in den Oberwellenbereichen kontrolliert wird, in denen die Signale als Funkwellen ausgesendet werden.
In der nächsten Lektion werden die Prinzipien hinter den Teilen der Rauschgegenmaßnahmen untersucht, die als Tiefpassfilter fungieren.
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