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EMI滤波器VS普通滤波器——没有理论上的本质区别

   首先,我们明确一点,滤波器并不是我们所要的最终目的,我们所要的最终目的——我们期望的信号滤波特性(即Bode图,包括两部分:幅频响应and相频响应)! 实际的实践中,我们依据电路设计和信号处理的需要,心中先有了我们想要的Bode图,依据这个Bode图,再来设计滤波器的。

   其次,我们必须明确滤波器的作用,当然,滤波器的最大作用就是滤波(主要集中体现在幅频响应上),但是,滤波器还有一个很重要的功能--信号相移(就是我们要求我们的信号有一个相位移动的角度,主要集中体现在相频响应上)。在解决EMI问题方面,滤波器的信号相移是几乎不用和不需要考虑的。

  再次,我刚刚说了,滤波器不是最终的目的,最终的目的是我们想要的Bode图,那么什么才是理想的Bode图呢(也即滤波器的理想响起是什么样的呢)?答案——滤波器的理想响应是:在通带内具有最大幅频响应和线性相频响应,而在阻带内其幅频响应为零!也正是基于对这个理想Bode图不惜追求,才诞生了各种各样的滤波器设计(主要目的集中在信号处理),如Butterworth、Chebyshev、Bessel等等。而如今,数字控制流行(近乎一统江湖),基于数字领域的滤波器研究更是丰富,当然目的是一样的——追求我们想要的Bode图。

  上面的理论知识,我们在读大学低年级时,老师(主要集中在电路理论、电子技术、自动控制、线性信号分析这四门专业基础课程)就会反复强调这些内容的,只是,当时我们可能没有实践经验,对上述理论知识认识不足。 附1——反射的理论(电路理论课程里有详细的讲解,这里不再赘述)在滤波器中的应用(主要集中体现在EMI滤波器上,信号处理的滤波器几乎对此不涉及)。

  我们面对EMC,就是希望EMI信号不要进入接收机,EMI信号不进入接收机,我们的产品就一切ok!面对这个目的,对EMI滤波器的要求就显而易见了——给我挡住,誓死不能让EMI信号进入接收机,那么,怎样才能不进入接收机呢?也十分显而易见:吸收掉(主要以将EMI转变为热量的形式),反射掉(准确的说,是旁路掉,只不过是180°的旁路而已)。   吸收掉的理论基础是磁场能的消耗和涡流知识,旁路掉(反射是旁路的一种特殊形式)的理论基础有两点,一是分布参数电路理论(我们平时分析电路绝大部分是默认为集中参数电路);二是阻抗匹配。 附2——EMI滤波器vs信号处理滤波器   其实,如果能明白我上述所讲的全部(应该很容易,电类工科、理科背景,都会较容易理解的),应该已经清楚了这两类应用目的不同的滤波器的区别。信号处理滤波器(尤其是在数字信号处理领域),工作信号的频率特性,我们都是一清二楚的,要做的就是设计我们要的bode图(需要衰减多少就多少,需要相移多少就多少)。

  EMI滤波器的一个难点就在于,我们需要它最好在全频段(例如传导:150kHz-30MHz)具有同等而稳定并且理想的Bode图,这很难!而这又主要取决于EMI滤波器中的感性元件,感性元件对应的就是软磁材料和导线,而我们知道这些原材料的价格不菲。因此EMI滤波器的理想Bode图在成本上和技术上更难于实现。


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