雜訊抑制濾波器指南

抗噪對策基礎 [第 12 課] 如何充分利用 LC 複合型 EMI 濾波器

04/24/2014

我們計畫停產本文中介紹的 NFA 系列產品。

在本節課中，我們將探討如何有效運用 LC 複合型 EMI 濾波器，以及您需要了解的相關知識。
過去，LC 複合型 EMI 濾波器主要用於類比視訊線路的抗噪措施。然而，近年來，其應用正逐漸擴展至單端數位匯流排線路，例如用於連接手機主機板與 LCD 面板的扁平纜線。正因如此，大多數 LC 複合型 EMI 濾波器皆採用陣列式設計，將四個電路整合於單一晶片上。

1. π型或 T型

LC 複合型濾波器有各種配置，例如 C-L-C 配置的 π 型、L-C-L 配置的 T 型，以及 C-L 或 L-C 配置的 L 型。濾波器前後連接電路的阻抗，可作為選擇何種配置的參考依據。雖然也有例外情況，但 LC 濾波器中的電容器屬於低阻抗電容器，其功能是將高頻信號旁路至接地以抑制雜訊，因此當電容器鄰近區域為高阻抗時，其效果會更為顯著。
另一方面，電感器具有高阻抗，其功能是阻隔高頻，因此當連接在高阻抗區域旁邊時，效果會減弱；而連接在低阻抗區域旁邊時，效果則會增強。圖 2 總結了此一關係，並針對各種輸入與輸出阻抗水準的條件，展示了具有高雜訊抑制效果的濾波器配置。此圖表顯示，當 L 型濾波器等非對稱濾波器的輸入與輸出被反轉時，其效果會發生變化，因此使用時應格外謹慎。

2. 具有多個共振頻率的濾波器

前言中提到，近期來，LC複合型濾波器在手機的抗噪措施中應用日益廣泛。然而，手機抗噪措施的一大特點在於，不僅需要採取措施抑制向機外洩漏的噪聲，還需抑制機內部的噪聲干擾。

行動電話會進行大量的數位處理，而由此產生的雜訊若干擾到行動電話的接收無線電波，可能會降低接收靈敏度或引發其他問題。在考量針對噪音外洩至機體外部的對策時，受噪音影響的裝置通常距離較遠；但由於手機內部噪音干擾涉及的距離較短，因此需要採取更強力的抗噪措施。

通常，需要針對此類雜訊干擾採取對策的頻率範圍，是約 700 MHz 至 2 GHz 的行動電話載波頻段。然而，當行動電話配備電視調諧器時，也必須針對約 500 MHz 附近的頻率採取對策。一般的 LC 型濾波器具有單一且明顯的自諧振頻率，但此類濾波器僅能對窄頻帶內的雜訊進行衰減，當必須針對上述所述的寬頻範圍採取干擾對策時，其性能便無法滿足需求。

因此，亦提供具有多個共振頻率的 LC 複合型濾波器。圖 3 展示了一個濾波器的設計範例，其自共振頻率分別位於 2 GHz 及 500 MHz 左右，旨在同時為電視頻段與行動電話載波頻段提供雜訊抑制效果。透過這種方式，只要在選取濾波器時，綜合考量需要實施抗噪措施的頻段以及插入損耗特性數據，便能有效抑制雜訊。請嘗試不同的組合，以獲得您設備的最佳抗噪效果。