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Guia do filtro de supressão de ruído
Noções básicas de contramedidas contra o ruído [Lição 3] Princípios dos filtros de ruído
Noções básicas de contramedidas contra o ruído<Os filtros de ruído são filtros passa-baixo>
A lição anterior nº 2 explicou que o ruído, que é um problema para os dispositivos digitais, é causado principalmente pelos componentes de alta frequência (RF) dos sinais digitais. Por esta razão, entende-se que os filtros passa-baixo, que permitem a passagem de sinais de baixa frequência, mas não de sinais de alta frequência, podem ser utilizados para remover este ruído.
Os elementos de circuito que funcionam como filtros passa-baixo incluem indutores (bobinas) e condensadores. Como mostra a Fórmula 1, os indutores têm baixa impedância (uma caraterística semelhante à resistência: à medida que a impedância aumenta, torna-se mais difícil a passagem dos sinais) em relação aos componentes de baixa frequência e alta impedância em relação aos componentes de alta frequência.
Fórmula 1 |Z|=2π・f・L (Z: impedância, f: frequência, L: indutância)
Por conseguinte, a inserção de um indutor em série no percurso do ruído facilita a passagem de componentes de sinal de baixa frequência e dificulta a passagem de componentes de ruído de alta frequência.
Os condensadores, por outro lado, têm as caraterísticas opostas às dos indutores e apresentam uma impedância elevada em relação aos componentes de baixa frequência e uma impedância baixa em relação aos componentes de alta frequência.
Fórmula 2 |Z|=1/(2π・f・C) (Z: impedância, f: frequência, C: capacidade eletrostática)
Para configurar um filtro passa-baixo utilizando estas caraterísticas, é inserido um condensador entre o caminho do ruído e a linha GND. Neste caso, os componentes de sinal de baixa frequência passam como estão, mas os componentes de ruído de alta frequência escapam para o lado GND que tem uma impedância mais baixa, pelo que não passam facilmente ao longo do percurso do sinal.
Os dois tipos de elementos acima referidos são os filtros passa-baixo mais básicos, podendo ser configurados filtros passa-baixo de desempenho superior através da combinação destes elementos.
<Número de elementos de filtro e caraterísticas de frequência>
A Fig. 3 mostra a relação entre o número de elementos que compõem o filtro e as caraterísticas de frequência do filtro. A perda de inserção indica o grau de atenuação do sinal devido ao filtro, e a quantidade de atenuação aumenta de cima para baixo na figura. A figura mostra que o declive das caraterísticas de frequência se torna mais acentuado à medida que o número de elementos do filtro aumenta. Os filtros com poucos elementos têm caraterísticas de frequência com um declive suave, pelo que têm baixa seletividade em relação às frequências a atenuar e às frequências a passar. Como resultado, parte do sinal pode ser atenuado ou o ruído pode não ser suficientemente reduzido. Em contrapartida, os filtros com mais elementos têm caraterísticas de frequência muito inclinadas, pelo que apresentam uma elevada seletividade de frequência e podem remover o ruído sem atenuar significativamente o sinal.
A maioria dos filtros de supressão de EMI são criados com base nesta abordagem de filtro passa-baixo, sendo utilizadas várias técnicas para aumentar os efeitos de remoção de ruído.
A próxima coluna apresentará os filtros de supressão de EMI típicos.
*As informações apresentadas neste artigo estavam actualizadas à data da publicação. Tenha em atenção que podem diferir das informações mais recentes.
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