Produkte zur Rauschunterdrückung / EMI-Entstörfilter / ESD-Schutzvorrichtungen
Leitfaden für Rauschunterdrückungsfilter
Grundlagen der Rauschunterdrückung [Lektion 7] EMI-Filter vom Typ LC-Compound
Dieser Artikel setzt die Reihe der LC-Compound-EMI-Filter fort.
<Die Kombination von C und L führt zu einer steilen Einfügungsdämpfungskurve>
Es wurde bereits erwähnt, dass eine Kombination aus einem Kondensator und einer Induktivität zu einer steileren Einfügungsdämpfungskurve führt, als wenn nur ein Kondensator oder eine Induktivität verwendet wird. Abbildung 1 zeigt ein Bild dieser Eigenschaften.
Wie in dieser Abbildung zu sehen ist, wird die Steigung der Einfügungsdämpfungseigenschaften des Filters mit zunehmender Anzahl der Filterelemente steiler.
<Signal- und Rauschselektivität werden verbessert, wenn die Steigung der Einfügungsdämpfungskennlinie des Filters steiler wird>
Eine steilere Steigung der Einfügungsdämpfungseigenschaften des Filters hilft zu verhindern, dass das Signal beeinträchtigt wird, wenn die Signal- und Rauschfrequenzen nahe beieinander liegen. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für den Fall, dass die Signalfrequenz vergleichsweise hoch und nahe der Rauschfrequenz liegt. Wenn beide Frequenzen nahe beieinander liegen und ein Filter mit geringer Einfügungsdämpfung verwendet wird, werden durch die Wahl von Konstanten, die das Rauschen ausreichend reduzieren, auch die höheren harmonischen Komponenten des Signals gedämpft, die nahe der Rauschfrequenz liegen. Infolgedessen wird die Signalform verfälscht, wie in Abb. 3 dargestellt. Umgekehrt kann das Rauschen nicht ausreichend reduziert werden, wenn Konstanten gewählt werden, die die Signalfrequenz nicht beeinflussen. Wird dagegen ein Filter mit steiler Einfügungsdämpfung verwendet, können Signal und Rauschen selektiv getrennt werden, wodurch die Wirkung auf das Signal unterdrückt werden kann. Aus diesem Grund werden LC-Compound-Filter zur Rauschunterdrückung bei gleichzeitiger Minimierung der Auswirkungen auf die Signalwellenform in Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen eingesetzt.
<Auswahl des Filterkreis-Typs>
Es gibt verschiedene Arten von LC-Verbundfiltern, die je nach Kombination Kondensatoren und Induktivitäten kombinieren. Wie bereits erwähnt, lassen sich Signal und Rauschen mit zunehmender Anzahl von Filterelementen besser trennen, aber auch bei gleicher Anzahl von Elementen sind verschiedene Konfigurationen möglich, z. B. T-Filter und π-Filter. Ausschlaggebend für die Wahl des Typs ist die Eingangs-/Ausgangsimpedanz der Schaltung, in die der Filter eingesetzt werden soll. Von den Elementen, aus denen ein LC-Verbundfilter besteht, bewirkt die Verringerung der Impedanz zwischen den Kondensatoren und der Masse, dass das Rauschen zur Masseseite entweicht, so dass die Rauschunterdrückungswirkung durch die Anordnung von Kondensatoren in der Nähe von Bereichen mit hoher Impedanz verstärkt werden kann. Umgekehrt behindern Induktivitäten den Durchgang von Rauschen, wenn die Impedanz zunimmt, so dass die Rauschunterdrückungseffekte durch die Anordnung von Induktivitäten in der Nähe von Bereichen mit niedriger Impedanz verstärkt werden können. Bei der Auswahl eines LC-Verbundfilters kommt es also darauf an, ob die Impedanz vor und nach dem Filter hoch oder niedrig ist. Abbildung 4 zeigt Beispiele für diese Konfigurationen.
<Beispiele für LC-Verbundfilterprodukte>
Wie bereits erwähnt, zeichnen sich LC-Verbundfilter durch steile Einfügungsdämpfungseigenschaften aus, so dass sie häufig eingesetzt werden, wenn die Signalfrequenz vergleichsweise hoch und nahe der Rauschfrequenz liegt. Früher wurden diese Filter häufig für Anwendungen wie die analogen RGB-Schnittstellen von Computern verwendet, und in letzter Zeit werden sie zunehmend eingesetzt, um das Rauschen der Trägerwellen von Mobiltelefonen und des TV-Bandes in den Schnittstellenleitungen der in Mobiltelefonen verwendeten LCD-Module und Kameramodule zu entfernen. Die Miniaturisierung ist für Mobiltelefone ein äußerst wichtiges Thema, weshalb die für diese Anwendungen verwendeten LC-Verbundfilter in Mehrschichttechnik ausgeführt sind. Außerdem sind an diesen Stellen mehrere Signalleitungen parallel angeordnet, so dass häufig Array-Filter verwendet werden, die vier Schaltkreise in einem einzigen Gehäuse vereinen.
Darüber hinaus sind Filter mit mehreren Eigenresonanzfrequenzen für den Einsatz in Mobiltelefonen vorgesehen, um Lärmschutzmaßnahmen zu ermöglichen, die mehrere Frequenzbänder wie das 800-MHz-Band und das 2-GHz-Band betonen.
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