之前的文章我們了解了“ 什么是EMC?”。這一次,我們將解釋頻譜的基礎知識。
在回顧基本知識時,我們首先簡要地考慮“什么是光譜?”的問題。根據(jù)不列顛百科全書的簡明電子詞典版,光譜是“將電磁波分析成正弦波分量并安排按照波長的順序“,并且通過擴展意味著”將具有復雜構(gòu)成的東西分析成簡單的組件,并按照特征量的大小順序排列組件......“。這是一個相對事實的解釋,但仔細考慮后,我們可以看出它是合理的。
在這里考慮的光譜是電信號的光譜,更具體地說,我們將使用頻譜分析儀獲得的數(shù)據(jù)來解釋頻譜,頻譜分析儀沿水平軸繪制頻率,沿垂直軸繪制功率或電壓。
頻譜基礎知識:
我們從以下示意圖開始,這里的主題是“開關(guān)電源的EMC”,因此假設電信號是開關(guān)信號,我們使用下圖開始我們的解釋,其中表示為脈沖波形的切換信號的特征在于tw(脈沖寬度)和ts(上升時間/下降時間)。
中心的圖表表示從傅立葉變換獲得的理論脈沖波形的頻譜,這是一種熟悉的頻譜,其中隨著頻率上升,幅度衰減,衰減的斜率隨tw和ts變化。
右圖顯示了當脈沖ts變慢(增加)時頻譜的變化,很自然,當斜率變?yōu)?40dB / dec時,1 /πts的頻率較低,但結(jié)果,后續(xù)幅度減小,簡而言之,當ts減慢時,頻譜幅度會衰減。
將使用實際的頻譜分析儀數(shù)據(jù)來觀察頻譜的變化以及頻率和其他參數(shù)的變化,這里應該注意的是頻譜隨信號波形的變化而變化的方式,在分析EMC并使用與實際開關(guān)電源電路的切換相關(guān)的頻譜設計對策時,這種知識是必要的。
電磁兼容波形變化和頻譜變化:
下面顯示的第一個圖表顯示了默認條件,用作比較的基礎,如波形圖所示,這些條件是幅度為10V,頻率為400kHz,占空比為50%,tr / tf(上升時間/下降時間)為10ns。
中心圖顯示了n次諧波和幅度(V),對于作為基波的一次諧波,即400kHz分量,幅度大,并且頻譜出現(xiàn)在奇數(shù)諧波的頻率處。
僅奇數(shù)諧波的存在是占空比為50%= 1:1的頻譜的特征,每個分量的大小是諧波次數(shù)乘以基波分量的倒數(shù),因此,例如,三次諧波的幅度是基波幅度的1/3,而n次諧波是1 / n的基波幅度的1/3振幅,右邊的圖是幅度的對數(shù)圖,如dBμV。這里dBμV是電壓比的分貝值,以1μV電壓作為參考。
①在下面的頻譜中,頻率變?yōu)? MHz,從頻率與幅度(dBμV)圖中可以清楚地看出,當頻率較高時,整體幅度增加。
②在下面的頻譜中,tr和tf都減慢(增加)到100 ns,如上面的示意圖所解釋的,-40dB / dec衰減開始的頻率降低,并且頻譜幅度衰減。
③這是一個占空比從50%降低到20%的頻譜,占空比不再是1:1,因此出現(xiàn)偶數(shù)諧波,但實際上峰值沒有變化,通過縮窄脈沖寬度tw,基波頻譜的幅度被衰減。
④下面的頻譜是只有tr(上升時間)減慢的情況,由于tr較慢,與tr相關(guān)的元件會從較低頻率衰減。
總之,當頻率較低且上升/下降時間較慢時,頻譜會衰減,從EMC檢測的角度來看,簡單地說,較低的頻譜幅度是有利的。
①提高頻率 | ?頻譜幅度整體增加 |
②減少上升/下降時間 | ?較低的頻率,-40dB / dec衰減開始, |
頻譜幅度衰減 | |
③改變工作周期 | ?偶次諧波的出現(xiàn),但對頻譜峰值沒有影響。 |
基波頻譜的衰減 | |
④僅減少上升時間 | ?tr組件從較低頻率衰減 |
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