利用雙絞線(xiàn)與低通濾波器抑制RFI和EMI有效方案

　　利用低通濾波器降低RFI

　　舉例說(shuō)明，溫度測量的速度可能受限于被測對象的物理質(zhì)量。家用加熱器可能只需要每隔一、兩分鐘測量一次溫度。由于空氣、墻壁、地板和天花板的質(zhì)量比較大，溫度變化非常緩慢。所以，每秒鐘測量數百萬(wàn)次溫度對加熱器的溫度測量或溫度控制毫無(wú)意義。

　　我們轉向室外，室外產(chǎn)生的RFI可能進(jìn)入室內。以我家為例，我家距離一座50，000W AM電臺大約1英里。不幸的是，電話(huà)線(xiàn)拾取了電臺的1.37MHz信號。信號在電話(huà)經(jīng)過(guò)檢波，恢復出電臺的音頻信號。每每聽(tīng)到這個(gè)干擾信號會(huì )讓人難以忍受，這一干擾嚴重影響了電話(huà)的調制解調器。電臺播音室與發(fā)射機和天線(xiàn)相鄰，系統維護比較方便。按道理說(shuō)，工程師比較擅長(cháng)消除音頻和電話(huà)系統的1.37MHz信號，于是我們通過(guò)“噪雜”的電話(huà)提出維修申請，并詢(xún)問(wèn)了他們使用的是什么低通濾波器。

　　圖4.低通濾波器。

　　采用圖4非常簡(jiǎn)單的濾波器即可獲得不錯的效果，為什么?原因在于物理學(xué)：我們希望線(xiàn)路上保留什么，抑制什么?本例中，我們正常的電話(huà)信號為300Hz至3kHz，要抑制的信號是1.37MHz，頻率相差450倍。利用Nuhertz的FilterFree軟件，我們制作了一個(gè)巴特沃斯響應濾波器并繪制了其響應特性(圖5)。濾波器在3kHz以下基本平坦，在1.37MHz時(shí)衰減超過(guò)135dB.135dB相當于衰減了560萬(wàn)倍。電臺使用了濾波器后，有效解決了這一問(wèn)題，不再干擾電話(huà)線(xiàn)。

　　圖5.使用低通濾波器后，電話(huà)音頻通過(guò)線(xiàn)路，而電臺的RFI得到抑制。

　　利用一個(gè)簡(jiǎn)單的濾波電路是否就能解決問(wèn)題?軟件工具Solve Elec是一款電路仿真器，帶有低通濾波器設計文件，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的RC濾波器。利用該RC濾波器，更改參數值，得到8kHz下的3dB衰減，頻響特性如圖6所示。

　　圖6.圖中所示為簡(jiǎn)單的RC濾波器對電話(huà)線(xiàn)中RFI的響應特性。

　　對于音頻信號，3kHz時(shí)衰減小于0.5dB，而對電臺的RFI干擾則衰減44dB，或150倍。實(shí)際上，我們也利用了電話(huà)線(xiàn)的電阻和電感串聯(lián)元件，只是增加了一個(gè)小的接地電容，對電臺的RFI做進(jìn)一步的衰減。

　　現在，我們重新考慮工廠(chǎng)的溫度測量系統，其中導線(xiàn)有數百英尺長(cháng)，相當于一個(gè)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)，因此，受RFI影響的幾率非常大。如果在規定的時(shí)間周期內，溫度測量數據保持一致，可以在檢測線(xiàn)路中串聯(lián)一個(gè)低通濾波器，以消除RFI.那么，如何通過(guò)雙絞線(xiàn)接收信號?當然要采用差分信號，確保干擾信號彼此抵消，圖7所示為此類(lèi)電路。

　　圖7.采用MAX5426高精度電阻網(wǎng)絡(luò )構成差分放大器，可靈活設置放大器參數。

　　圖7所示的電路配置也稱(chēng)為儀表放大器，市場(chǎng)上可以找到多種完全集成的方案，MAX5426高精度電阻網(wǎng)絡(luò )為設計人員提供了控制放大器參數的便利條件。高精度電阻允許以數字方式選擇差分增益：1、2、4或8，精度可選擇0.5%至0.025%.電阻的精確匹配確保獲得79dB以上的共模抑制指標。電路設計人員可方便選擇運算放大器，根據具體應用量身定制頻率響應特性，改善前端濾波。