插入损耗指在传输系统的某处由于元件或器件的插入而发生的负载功率的损耗,它表示为该元件或器件插入前负载上所接收到的功率与插入后同一负载上所接收到的功率以分贝为单位的比值。插入损耗通常指衰减。插入损耗以接收信号电平的对应分贝(dB)来表示。?
插入损耗是评价滤波器性能的主要指标,它是频率的函数。插入损耗的定义为,没有滤波器接入时,从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后噪声源传输到负载的功率P2之比,用dB表示。插入损耗越大,说明滤波器抑制干扰的能力越强。
在高频线路中,因为一般电容器的引线具有电感分量,所以影响了其高频特性。而三端电容器在结构上可以做到与电容器串联的剩余电感分量很小,因此其插入损耗特性优于两端电容器,从而改善了电容器的高频特性。三端电容器有引线式和片状式两种。
三端电容与普通电容器的区别在于,它有三根引线,其中一个电极上有两根引线。这样一个微小的改变,却使电容器的滤波效果发生了很大的改善。普通电容的引线电感对于电容的高频滤波的作用是有害的,而三端电容却巧妙地利用了引线电感,构成了一个T型低通滤波器。三端电容的高频滤波效果比普通电容改善了很多。如果在三端电容的两根连在一起的引线上分别安装一个铁氧体磁珠,则会大大增加T型滤波器的滤波效果。这就是我们常说的片状滤波器。
其实无论采用什么电容,都必须要注意使用的细节。对于三端电容器,如果接地引线过长,引线的电感也是十分有害的,会使滤波性能大打折扣。对于滤除差模干扰的滤波器,只要在布线时保证等效成电容的引线的走线尽量短就可以了,对于滤除共模干扰的滤波器,还要保证线路板与机箱之间的接地良好。一般可以通过簧片或导电布衬垫接地。另外,用于I/O接口滤波接地目的的地线要单独安排,并且仅与线路板的其它地线在一点连接(这称为“干净”地)。当使用π型滤波电路时,这一点更重要。
使用三端电容的电路的插损与以往电路插损的比较。
取差模电容Cx为0.1μF,共模电容Cy为2200pF,共模电感L取8mH。三端电容的等效串联电感ESL取0.36nH。在50 Ω/50 ΩQ系统中分别对一般结构的EMI滤波器和使用了三端电容器的EMI滤波器的插入损耗进行PSpice仿真。EMI滤波器在使用三端电容时,谐振点之后的插损效果明显好于在滤波器中使用两端电容的插损。提高了滤波器在高频段的性能。
不同Cy值,固定ESL。在使用三端电容的滤波器电路中,输入阻抗和输出阻抗都取50时,分别取共模电容Cy为4700pF,3300pF和2200pF,其他参数不变,观察共模电容Cy变化时对插入损耗的影响。随着共模电容的增大,在高频段插入损耗有所提高,并且滤波器谐振点降低;而在低频段基本没有变化。因此可以通过选择较大的共模电容来提高滤波器高频段的插入损耗。由于共模电容需要接地,有漏电流,Iid的存在,对人身安全存在威胁。而共模电容越大,漏电流越大,所以选择共模电容时需要在漏电流满足安全条件的情况下取值。
固定Cy值,不同ESL。考察三端电容器与信号线串联的等效串联电感ESL对插入损耗的影响。取共模电容Cy为3 300 pF,取ESL分别为0.03 nH,0.36 nH和0.72 nH,其他参数值不变。随着ESL降低,谐振点提高,谐振点之后的插入损耗下降。