滤波和去干扰

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在https://www.eda365.com/thread-152452-1-2.html一贴中，关于MIC旁的几个电容作用，最近看到这篇文章，大家可以看看，加深理解。

以下是转载正文：

滤波和去干扰

电容的高频特性用在电源上可以滤除电源上的杂波，用在信号线上也可以滤除信号线上的杂波，还可以消除外部引入的高频干扰。

↑ 喇叭信号线用33pF滤除GSM干扰，防止通话过程中电流噪声

↑ SIM卡信号线用33pF滤除GSM干扰，防止通话过程中掉网

这是最典型的一个用电容去干扰的应用。

目前民用移动通信网络中，功率最大的是GSM网络，儿童手表、2G模块、摩拜的单车锁、车载定位器、非智能手机等，普遍用的都是GSM网络，应用范围非常广。

这个GSM的峰值发射功率有+33dBm，2W，900MHz。相比之下，LTE网络最大发射功率+23dBM，只有GSM的1/10，蓝牙耳机的普遍发射功率0dBm，只有GSM的1/2000。很容易对系统供电和外设造成干扰，例如电源掉电、外设掉线等。

不光功率大，GSM发射还不是连续的，每秒钟发射217次。900MHz的电磁波咱们听不见，可是217Hz的声音是听得见的。这么大的能量被音频系统解调出来，就变成的咯吱咯吱的电流声，相信每个人都听到过。把手机开到2G模式，靠近电视机的喇叭或者有线电话的听筒，马上就可以听到电流声了。这个声音如梦魇一般，在硬件工程师旁边萦绕不绝于耳。

如何对付GSM这个超强干扰源呢？一般采用组合招数，线路并电容、串磁珠、地屏蔽、音频DSP数字滤波等等。这里主要讲一下电容的作用。

↑ 低频等效电路

↑ 高频等效电路

直流电无法通过电容，因此在低频状态下，电量都是从R1通过的，到达设备端。

在高频状态下，电容相当于一个比较小的电阻（R2），远小于设备等效电阻，因此大部分电流都会从电阻小的那一边走，被导入到地上，设备端接收到的电流就非常小了。

33pF的电容正是这个意图，这个容值的谐振点在900MHz附近，因此对于900MHz的GSM干扰信号来讲，电容不是电容，是一颗基本短路到地的电阻，干扰信号都跑到电阻小的那一边去了，很难存在于设备端。

GSM网络除了GSM频段之外，还有个DCS频段，1800MHz，功率略小一点，有30dBm，如果过滤这个频段的干扰，一般采用18pF的电容。

为什么设备会被电磁波干扰？电磁波不是在天上飞的么？每一根露出来的导线，都是一根天线，每一块露出来的金属片，也都是一根天线。这些天线都可以接收到电磁波。空气中正常传播的电磁波非常小，普遍在-90dBM或者更小，功率连微瓦都不到，被设备吸收后掀不起什么大风大浪。

本机发射的GSM信号，就在设备旁边，距离很近，信号功率衰减很少。如果设备的导线没有屏蔽好，或者设备本身就是露在外面的，就会接收到很强的电磁波，电磁波被天线转化成电能，造成信号线里的信号产生抖动。本来应该是0的数据变成了1，就出错了。

这就是造成打电话的时候掉卡的最主要原因。打电话的时候手机在发射电磁波，SIM卡也在不断读写，一旦SIM卡内的芯片被干扰死机了，就会掉卡。以前2G时代手机掉卡比较频繁，现在4G时代发射功率降低了很多，掉卡的就比较少了。

除了增加旁路电容来屏蔽干扰之外，最好的办法是通过PCB上的地线、屏蔽导线、屏蔽罩、铜箔等材质来把重要信号保护好。提升先天的抗干扰能力，比后天加入各种器件效果要好得多。

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Aubrey

yjj198709 发表于 2017-12-7 15:37
1 v( c% j! U! D5 g& `如果2.4GHZ是干扰频段，那么电容谐振频率应为2.4GHZ，在2.4GHZ呈现较低的阻抗。
需要根据厂家的电容谐 ...

$ r% \) B" I$ b: q6 t3 _, X1 ~你说的对，这涉及一个概念：电容自谐振频率，自谐振频率具体与电容材质、尺寸、容值有关。在村田电容规格书中有电容对应曲线图
0 }% [/ o# J. o9 {7 i

! y% |; ]8 O5 E7 v% b在频率较低的时候，呈现电容特性，即阻抗随频率的增加而降低，在某一点发生谐振，在这点电容的阻抗等于等效串联电阻ESR。在谐振点以上，由于ESL 的
作用，电容阻抗随着频率的升高而增加，这是电容呈现电感的阻抗特性。在谐振点以上，由于电容的阻抗增加，因此对高频噪声的旁路作用减弱，甚至消失。
( r' z$ {) z% J$ j3 W% |' b电容的谐振频率由ESL 和C 共同决定，电容值或电感值越大，则谐振频率越低，也就是电容的高频滤波效果越差。ESL 除了与电容器的种类有关外，电容的引
线长度是一个十分重要的参数，引线越长，则电感越大，电容的谐振频率越低。因此在实际工程中，要使电容器的引线尽量短。根据LC 电路串联谐振的原理，
& \2 m1 ~8 v, R$ K' |. r- e" v  A谐振点不仅与电感有关，还与电容值有关，电容越大，谐振点越低。


1 k' X2 q" x3 H% d具体计算参考：



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yjj198709

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Aubrey 发表于 2017-12-5 18:07
9 D( i& @0 M9 ~* h3 i( Y那么问题来了 ，过滤2.4G干扰，加的电容又是多少？

如果2.4GHZ是干扰频段，那么电容谐振频率应为2.4GHZ，在2.4GHZ呈现较低的阻抗。
  X, Q' J- T) \8 a4 J9 K1 Z+ B: x需要根据厂家的电容谐振曲线来判断，加之电容安装在PCB上后有引线和过孔等寄生电容的影响会有所偏移。
; r1 V# [1 ?1 x2 C3 v- O4 T  ]- s+ Q采用murata 公司GRM1555C1H100JA01 10PF C0G电容，谐振频率为2641MHZ，在谐振点处阻抗为0.4ohm，可以多颗并联进一步降低ESR。
如果2.4GHZ是类似WIFI的模块，可以用屏蔽盖罩住。不知道这样是否可行？
4 b# m, I5 B0 |# s( j) f

Aubrey

那么问题来了 ，过滤2.4G干扰，加的电容又是多少？

steven

不错！

gdutchen

学习了，谢谢！

cuibohong1985

不错，学习了

sushouchai@sina

谢谢

徐佳backhome

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看下多，谢谢。

松哥无敌

学习了

cai_123

学习学习，谢谢分享

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牛顿不会飞

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