本應(yīng)用筆記介紹了數(shù)據(jù)線濾波或?qū)е?a target="_blank">電子設(shè)備噪聲源的因素，特別是在低信號(hào)電平數(shù)據(jù)中。本文檔還簡(jiǎn)要介紹了噪聲源、噪聲信號(hào)、磁過濾以及過濾技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)法則。

噪聲源

電源轉(zhuǎn)換器是臭名昭著的噪聲源。它們通常會(huì)產(chǎn)生共模（在所有信號(hào)線和參考大地的公共線上均等地出現(xiàn)）和差模噪聲（出現(xiàn)在信號(hào)和返回路徑之間）。來自電源轉(zhuǎn)換器的噪聲通常以開關(guān)頻率的諧波為主，但也會(huì)產(chǎn)生一些寬帶噪聲。由于電源轉(zhuǎn)換器通常需要在低信號(hào)電平電路的電氣附近，因此它們可能是確定所涉及數(shù)據(jù)線系統(tǒng)整體可靠性的主要因素。由于溫度（熱噪聲）和結(jié)器件的電子空穴運(yùn)動(dòng)（散粒噪聲），半導(dǎo)體器件可能充當(dāng)噪聲源。通常支持?jǐn)?shù)據(jù)線系統(tǒng)的模塊的磁性組件（例如，

噪聲信號(hào)

圖 1 顯示了在典型工廠情況下發(fā)生的 60 Hz 線電壓 (110 Vrms) 的實(shí)際正弦波。波形包含遠(yuǎn)高于線路頻率的隨機(jī)噪聲電壓。圖 2 顯示了 60 Hz 波的 2 mS 部分，噪聲尖峰短于 5 μS 并達(dá)到 50 V 峰值。超出波形圖分辨率的也可能存在更高頻率的噪聲。

受污染的線路電流直接傳導(dǎo)到與違規(guī)機(jī)器連接到同一條線路的機(jī)器和設(shè)備中；噪聲也可以通過這些機(jī)器附近的空氣輻射來測(cè)量。

一般過濾

解決噪聲問題的顯而易見的方法是消除噪聲源，但這通常是不可能的。設(shè)備中的噪聲消除幾乎總是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵模塊的副作用。下一個(gè)明顯的解決方案是盡可能消除源頭處或附近的噪聲。噪聲源有時(shí)可能很明顯。例如，電源是預(yù)期出現(xiàn)充足噪聲的合乎邏輯的地方。有時(shí)，噪聲源根本無法預(yù)測(cè)；此外，噪聲源的精確影響往往是虛幻的，只是偶爾出現(xiàn)。噪聲問題的可實(shí)現(xiàn)解決方案是防止其影響易受其影響的系統(tǒng)和子系統(tǒng)。在定位和過濾明顯有罪的噪聲制造者（例如，電源的輸出）之后，下一步是保護(hù)敏感設(shè)備和組件的輸入。敏感設(shè)備中的噪聲不會(huì)超過設(shè)備可以持續(xù)承受的范圍 通過過濾敏感組件的輸入，難以捉摸和無法管理的噪聲源對(duì)設(shè)備的運(yùn)行變得不那么重要。

濾波是解決噪聲問題的現(xiàn)成解決方案。數(shù)字設(shè)備和敏感元件可以承受來自設(shè)備子系統(tǒng)及其外部環(huán)境的細(xì)微噪聲。傳導(dǎo)噪聲通常會(huì)產(chǎn)生外部場(chǎng)，將噪聲輻射到設(shè)備和組件，進(jìn)而將傳導(dǎo)噪聲引入這些設(shè)備和組件。此外，頻率越高，破壞所需的能量就越少。用于中繼數(shù)據(jù)線信號(hào)的電纜對(duì)傳導(dǎo)和輻射的外部噪聲特別敏感。由于數(shù)據(jù)線信號(hào)本質(zhì)上是具有預(yù)定轉(zhuǎn)換電平的方波（例如，TTL 的 0.8 V 和 2.0 V，圖 6），電纜附近電氣附近的噪聲尖峰突然侵入或輻射電纜，

過濾技術(shù)

噪聲尖峰是由高頻內(nèi)容的瞬態(tài)能量引起的。由于噪聲尖峰由這種高頻能量組成，所有高頻噪聲在接收邏輯信號(hào)之前急劇衰減將保持原始信號(hào)的完整性。同樣，在傳輸電纜之前衰減信號(hào)的所有高頻分量將在任何傳輸之前清除受數(shù)據(jù)線系統(tǒng)本身內(nèi)噪聲影響的信號(hào)。此外，數(shù)字時(shí)鐘的邏輯電平必須精確且完整。時(shí)鐘信號(hào)可以受益于高頻噪聲衰減，保護(hù)數(shù)據(jù)線系統(tǒng)免受錯(cuò)誤狀態(tài)邏輯轉(zhuǎn)換的影響。

磁性過濾

通常在布線中出現(xiàn)的 EMI 問題的解決方案本質(zhì)上是磁性的。電纜是由電纜信號(hào)和回路電流不匹配而產(chǎn)生的環(huán)形天線。如果布線方案的信號(hào)線和回線在空間中的位置相同，則信號(hào)線中傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的場(chǎng)將正好抵消回線傳導(dǎo)電流所產(chǎn)生的場(chǎng)；當(dāng)然，這種 180? 完美的電流反轉(zhuǎn)是無法實(shí)現(xiàn)的，因此，由于任何電纜，我們必須有有限數(shù)量的輻射。

經(jīng)驗(yàn)法則

一個(gè)成功的數(shù)據(jù)線系統(tǒng)過濾方案應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：

• 過濾方法必須提供信號(hào)完整性的維護(hù)
• 濾波器方法應(yīng)該能夠顯著增加幾乎任何關(guān)鍵電氣位置的磁場(chǎng)
• 濾波器方法必須提供所有高頻噪聲以及寬帶共模噪聲的有效衰減。
• 過濾方法必須與標(biāo)準(zhǔn)布線方案兼容，包括帶狀電纜和單獨(dú)的單線
• 理想情況下，過濾方法應(yīng)該易于實(shí)施、易于獲得且可成功重復(fù)。