“噪音”——也许没什么比这个五个字母的单词的含义更让设计工程师担心的了。这种担忧是有充分理由的。噪音通常是不可预测的；可能来自内部且在某一些程度上可控的来源，或来自外部无法控制的来源；它会影响性能的准确性和一致性；它可能会引起产品不符合其目标设计目标；它在原型阶段和现场都一定会出现类似随机的故障。

  鉴于噪声的广泛来源和表现形式，有数以千计的文章、应用笔记和设计技巧来解释噪声及其处理方法。（警告：很多建议往往是相反的，但这通常是由于实际应用和作者经验的差异。）在本普遍的问题解答中，我们将从系统的 AC/DC 电源开始关注噪声，尽管许多这些要点也适用于 DC/DC 电源（也称为转换器或调节器）。

  问：为何需要看电源噪声？查看电路中的噪声不是更重要吗，尤其是低电平模拟电路？

  答：电源的输出轨是构建电路和系统的基础。如果这些电源轨上有噪声，系统按设计运行的能力就会受一定的影响。很多时候，由于电源噪声引起的问题是间歇性的和不一致的，因此很难确认。此外，每个系统都有一个电源（也许除了一个格外的简单的电源，例如通过限流电阻驱动 LED 的电池），因此电源几乎是每个设计中的潜在噪声源

  问：术语“EMI”（电磁干扰）使用得很多。产生这种 EMI 的机制是什么？

  传导耦合是由非间接接触形成的物理耦合路径。除了电缆或电线，印刷电路板 (PCB) 甚至金属外壳上的任何迹线也有几率发生这种耦合。

  辐射耦合通过空气或真空发生。由于 PCB 上的每条走线都是潜在的天线，因此它也是潜在的耦合路径。

  电容耦合与电场有关，当两个相邻导体之间有变化的电场时会发生电容耦合。例如，当有两个具有任何空间分隔的电位差的板时，它就形成了一个电容器。

  最后，还有电感耦合，它与磁场有关，当两个平行导体之间有变化的磁场时会发生；这会导致寄生感应电压。

  通常，在高压应用中，电容耦合占主导地位，而在大电流情况下，电感耦合占主导地位。

  答：可能吧。即使电源噪声不可能影响您的系统，也有各种法规和指令规定您的产品（包括电源）可以发出多少噪声。由于电源通常具有相对较长的引线或 PC 板走线，因此电源的噪声可能会辐射出去，因为这些电线充当天线。这些法规标准属于电磁兼容性 (EMC) 法规类别。

  答：每个电子设备都会发出 EMI 或电磁干扰，而该设备对其他电子设备的影响就是 EMC 的用武之地。

  A：这是一个简单的问题，但答案很复杂。它是工作频率、功率水平和应用的函数。最常见的两个法规是 CISPR 22 和 FCC 15；

  答：一点也不。有 IEC 定义的全球标准，以及指定为 EN 的欧洲标准。每个标准实际上都有许多类别、子类别和子子类别，包括区分指定为 A 类和 B 类的设备。A 类用于商业、工业和商业环境设备，而 B 类用于住宅环境设备。由于其运行环境，A 类测试更为严格。不同的传导和辐射测试在相同频率下对两个类别进行，图 1。

  一般而言，除非产品团队拥有熟练的内部 EMI/EMC 小组，否则不尝试找出有关标准和设置可能是有意义的，而是使用合格的顾问或经过认证的 EMC 实验室。这些实验室还负责进行所需的测试并颁发正式的合规证书。

  答：对于线性电源，自生噪声非常低，这是其架构的固有结果。线性电源输出中的噪声通常是这些引线的辐射拾取和可能的再辐射的结果。

  相比之下，开关电源（正式名称为开关模式电源或 SMPS）确实会产生噪声，这也是其工作原理的结果；有些是专门为减少噪音而设计的。

  答：答案很简单：铁氧体磁珠放置在电源输出引线周围。这些珠子（尺寸范围从直径的大约二分之一到几厘米不等，混合使用了磁性铁氧体材料（图 2）来衰减沿导线传递的射频信号，但对来自导线的直流电流没影响铁氧体通常由两种不一样的材料制造成：锰锌和镍锌。镍锌用于传导噪声或辐射噪声的情况，而锰锌大多数都用在传导噪声。

  图 2：并非所有铁氧体都是等效的，它们的配方针对频率和****类型进行了优化。（来源：Würth Elektronik GmbH & Co.）

  这些铁氧体是一种低成本、无风险的解决方案，没有后遗症，并且经常用作初始设计中“我们将使用它们以防万一”方法的标准部分。如果出现问题，它们通常也会在事后添加，因为它们很容易尝试。

  差模噪声（通常简称为差分噪声）是在相反方向的线路和中性线上传导的噪声，图 1，左侧。

  图 1：（左）差模噪声在相反方向的线路和中性线上传导；（右）它能够最终靠线路路径中的单绕组电感器和线路到中性点的电容器进行滤波。（出处：村田制作所）

  答：如图所示放置一个扼流圈（电感器）通常能解决这个问题。基本的差模噪声滤波器使用插入线路路径的单绕组扼流圈，以及从线路到中性点的电容器，从而阻止噪声通过系统传播，图 1，右侧。

  由于差模噪声电感器位于线路路径中，因此它能处理因提供给负载的电流而产生的噪声和直流偏移。因此，它的设计一定要能提供所需的电感，但同时具有低直流电阻 (DCR)，以在不饱和的情况下处理 RMS 电流和峰值线路电流。如果电流水平较低，能够正常的使用芯片式铁氧体磁珠元件。

  答：同样，专用电感器就是答案。基本的共模噪声滤波器在线路和中性路径中都使用了一个双绕组电感器，加上一个从线路到地的电容器，图 2，右侧。由于线电流和中性电流以相反的方向通过共模绕组，因此没有净直流通量，因此不可能使扼流圈的磁芯饱和。共模扼流圈只需要具有所需的电感以及用于 RMS 电流的足够低的直流电阻 (DCR)。

  图 2：（左）共模噪声同时在线和中性线（接地）上传导，但方向相同；（右）线路和中性路径中的双绕组电感器，加上线路与地之间的电容器，可以轻松又有效地对其进行滤波。（出处：村田制作所）

  A：是的，在某一些程度上。首先，将夹紧式铁氧体应用到电缆上，记住两条线路（直流电源和地线）都在该电缆中。如果噪声降低，或抗扰度提高，则表明存在共模问题；假如没有效果，可能是差模问题。如果存在共模问题，请尝试使用共模扼流圈。如果是差模问题，使用片状磁珠铁氧体或差模扼流圈。

  一般来说，对于 10 MHz 以上的频率，很可能是共模噪声问题，但不能够确保。有几率存在高于 10 MHz 的差分噪声，但这样的一种情况并不经常发生。

  Würth Elektronik GmbH，“ EMC 基础知识：共模与差分噪声”（以及该系列之前的博客）

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