盘点：PCB电路常见的滤波方案

本文主要介绍了滤波器件的种类、滤波电路的方式以及滤波电路特殊的布局布线。

在PCB设计中，滤波包括专门的信号滤波器的设计，也包括大量电源滤波电容的使用。有两方面的原因会产生噪声：一方面，当电气信号进出设备时，就会产生传导噪声，通过其他方式并不能完全抑制进出设备的传导噪声；另一方面，集成芯片的输出状态的变化或其他原因会使芯片供电电源上产生一定的噪声，并影响芯片本身或其他芯片的正常工作。通过以上两方面的原因，则说明滤波是必不可少的部分。

滤波器件

常用的滤波器件有多种，包括电阻?电感?电容?铁氧体磁珠等。

1.电阻

电阻不能单独用来做滤波的用途，它一般与电容结合起来组成RC滤波网络使用，由于引线电感（ESL）与寄生电容的存在，因此电阻的高低频特性有较大的差异。

2.电感

电感由于引线电阻（ESR）和寄生电容的存在，使电感存在一个自谐振频率fc，电感在低于fc的频率范围内表现为电感的特性，但在高于fc的频率范围内，则表现为电容的特性。

3.电容

电容和电感类似，电容在低频时表现为电容的特性，在高频时表现为电感的特性。

4.铁氧体磁珠

铁氧体磁珠也是滤波常用的器件，用于电磁噪声抑制的铁氧体是一种磁性材料，由铁?镍?锌氧化物混合而成，具有很高的电阻率，较高的磁导率。铁氧体磁珠串接在信号或电源通路上，用于抑制差模噪声，当电流流过铁氧体时，低频电流可以几乎无衰减的通过，但高频电流却会受到很大的损耗，转变成热量散发，铁氧体磁珠可以等效为电阻与电感的串联，但电阻值与电感值都是随频率而变化的。

铁氧体磁珠与普通的电感相比具有更好的高频滤波特性，铁氧体在高频时呈现电阻特性，相当于品质因数很低的电感，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高高频滤波效能。

5.共模电感

共模电感插入传输导线中，可以同时抑制每根导线对地的共模高频噪声。通常的做法是把两个相同的线圈绕在同一个铁氧体环上，铁氧体磁损较小，绕制的方法使得两线圈在流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。

滤波电路

在EMC设计中，滤波的作用基本上是衰减高频噪声，所以滤波器通常都设计为低通滤波器，滤波电路的典型结构形式如图。

图（a）为电感滤波器，适用于高频时源阻抗和负载阻抗较小的场合。

图（b）为电容滤波器，适用于高频时源阻抗和负载阻抗较大的场合。

图（c）和（d）为T型滤波器，前者适用于高频时源阻抗较小?负载阻抗较大的场合；后者适用于高频时源阻抗较大?负载阻抗较小的场合。

图（e）为∏型滤波器，适用于高频时源阻抗和负载阻抗均较大的场合。

图（f）为T型滤波器，适用于高频时源阻抗和负载阻抗都比较小的场合。

滤波电路的布局与布线

滤波电路在布局布线时必须严格注意：

1.滤波电路的地应该是一个低阻抗的地，同时不同的功能电路之间不能存在共地阻抗；

2.滤波电路的输入/输出不能相互交叉走线，应该加以隔离；

3.在滤波电路的设计中，同时应该注意使信号路径最短?尽量简洁；尽量减小滤波电容的等效串联电感和等效串联电阻；

4.接口滤波电路应该尽量靠近接插件。