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无源电路元件
来源: 时间:2024-03-07
     各种无源电路元件对高频信号都表现出不同于它们实际应有的阻抗特性。
     ① 电阻:电阻元件对直流和信号低频段为电阻,对信号高频段则呈现为电感、电阻、电容的复合。阻抗特性与频域的关系取决于元件的材料和封装尺寸,电阻的封装尺寸主要影响其寄生电容,在吉赫兹频率范围内影响极大。此外,元件的封装方式对PCB过电压损坏有影响,通常表贴封装比引线封装更易受到ESD事件的破坏。
     ②电容:电容器的实际特性为R、L、C串联。在工作频率低于其谐振频率时,主要表现为电容,而超过谐振频率时,将呈现出电感特性而失去电容器功能。EI33变压器
     ③电感:电感的感抗与频率的关系是线性的。对低频信号,电感可等效为电阻和电感串联,而不必考虑线圈匝间、层间的寄生电容影响。但对于高频信号,寄生电容的影响将远大于电感。
     电感在电路中常用于阻断电流中的高频干扰。但是对高频信号,电感等效为L、C并联,干扰信号频率越高,电感阻抗越大,近似开路,而电容呈现的阻抗却很小,使高频频段的干扰经电容耦合而无法阻断。为了保证电感对信号电流中非常高频的干扰仍有阻断功能,其铁心应采用铁氧体材料。这种材料的特点是对低频信号呈现的电感很小,而频率超过一定值后,电感将线性上升。此外,这种铁心可使电感线圈绕组间电容最小,因此特别适于滤除电路中电流信号的高频干扰。
     ④变压器:变压器主要用于电子产品的供电、数字(或脉冲)信号隔离、I/O连接器和共模信号隔离等。实际变压器的绕组匝间有分布电容,层间和原、副边之间存在耦合电容。分布电容与线圈漏感会产生并联谐振,对电压信号频谱中接近其谐振频率的部分幅值放大,造成信号畸变和干扰;耦合电容的耦合度随信号频率增加而增加,造成对快速闪变、ESD、雷电等高频信号失去隔离作用。
因此,在PCB中产生 EMI的根本原因有两点。一是PCB电路工作时的时变电流。根据电磁场理论,电流通过导线将产生磁场;而磁场穿过闭合回路时又会产生电场,就会引起EMI。二是 PCB 工作时的时钟和数字信号电流中存在高频谐波,当它们通过走线和无源元件时,由于走线和元件对高频谐波呈现出不同的阻抗特性,对电路的工作产生不同的影响。