Andere Filter–– 26 ––[Hinweise]Dies ist die PDF-Datei zum Text Nr. TE04EA-1. Nr. TE04EA-1.pdf 98.3.20Differential- und Gleichtaktrauschen Rauschen wird je nach Leitungsmodus in zwei Arten eingeteilt. Die erste Art ist das Differentialrauschen, das auf der Signalleitung (VCC) und der GND-Leitung in entgegengesetzter Richtung geleitet wird. Diese Art von Rauschen wird durch die Installation eines Filters auf der stromführenden Seite (VCC) der Signalleitung oder Stromversorgungsleitung unterdrückt, wie im vorhergehenden Kapitel erwähnt. Die zweite Art ist das Gleichtaktrauschen, das auf allen Leitungen in die gleiche Richtung geleitet wird. Bei einer Wechselstromversorgungsleitung beispielsweise wird das Rauschen auf beiden Leitungen in die gleiche Richtung geleitet. Bei einem Signalkabel wird das Rauschen auf allen Leitungen im Kabel in die gleiche Richtung geleitet. Um diese Art von Rauschen zu unterdrücken, werden EMI-Unterdrückungsfilter264.1. Differenzial- und GleichtaktrauschenLastSignalquelleRauschquelle NLastSignalquelleRauschquelle N■ Differenzialrauschen ■ Unterdrückungsmethode für DifferenzialrauschenStreukapazitätStreukapazitätBezugserde LastSignalquelleRauschquelle NSignalquelleRauschquelleStreukapazitätStreukapazitätBezugserde Unterdrückt Rauschen.LastNBezugserde NLeitungs-Bypass-KondensatorMetallgehäuseSignalquelleRauschquelleLast■ Gleichtaktrauschen ■ Unterdrückungsmethode für Gleichtaktrauschen (1)■ Unterdrückungsmethode für Gleichtaktrauschen (2)werden auf allen Leitungen installiert, auf denen Rauschen übertragen wird. In den oben gezeigten Beispielen werden die folgenden zwei Unterdrückungsmethoden angewendet.1. Rauschen wird durch den Einbau einer Induktivität in die Signalleitung bzw. die GND-Leitung unterdrückt.2. Ein Metallgehäuse wird über einen Kondensator mit der Signalleitung verbunden. Somit wird das Rauschen in der folgenden Reihenfolge zur Rauschquelle zurückgeführt; Signal-/GND-Leitungen ➝ Kondensator ➝ Metallgehäuse ➝ Streukapazität ➝ Rauschquelle. 4. Weitere Filter –– 27 –– [Hinweise] Dies ist die PDF-Datei zum Text Nr. TE04EA-1. Nr. TE04EA-1.pdf 98.3.20 Rauschunterdrückung durch Gleichtaktdrosseln (1) Gleichtaktdrosseln dienen zur Unterdrückung von Gleichtaktrauschen. Dieser Spulentyp wird hergestellt, indem die Signal- oder Versorgungsleitungen um einen Ferritkern gewickelt werden. Da im Ferritkern ein magnetischer Fluss fließt, wirken Gleichtaktdrosseln wie Induktoren gegen Gleichtaktströme. Demzufolge bietet eine Gleichtaktdrossel eine höhere Impedanz gegen Gleichtaktströme und ist zur Unterdrückung von Gleichtaktrauschen wirksamer als die Verwendung mehrerer normaler Induktoren. 27 4.2. Rauschunterdrückung durch GleichtaktdrosselnGleichtaktdrosseln wirken wie ein einfacher Draht gegen Gegentaktströme (Signale), während sie gegen Gleichtaktströme (Rauschen) wie eine Induktivität wirken.GleichtaktstromGegentaktstromDer durch Gegentaktströme verursachte magnetische Fluss hebt sich gegenseitig auf, sodass keine Impedanz entsteht.Der durch Gleichtaktströme verursachte magnetische Fluss akkumuliert sich und erzeugt Impedanz.(b) Ersatzschaltbild (a) AufbauGleichtaktdrosseln eignen sich zur Unterdrückung von Gleichtaktrauschen, da sich Spulen mit hoher Impedanz leicht herstellen lassen.(c) Wirkung gegen GleichtaktrauschenDa sich der durch Gleichtaktströme verursachte magnetische Fluss akkumuliert, entsteht eine hohe Impedanz.(1) Bei Verwendung zweier normaler Induktivitäten (2) Bei Verwendung einer GleichtaktdrosselZ RauschquelleStreukapazitätStreukapazitätLastBezugserdeZNN RauschquelleStreukapazitätaStreukapazitätLastBezugserdeZZN4. Andere Filter–– 28 ––[Hinweise]Dies ist die PDF-Datei zum Text Nr. TE04EA-1. Nr. TE04EA-1.pdf 98.3.20 Rauschunterdrückung durch Gleichtaktdrosseln (2)284.2. Rauschunterdrückung durch Gleichtaktdrosseln (d) Wirkung auf Gegentaktströme Da sich der durch Gegentaktströme verursachte magnetische Fluss aufhebt, entsteht keine Impedanz. Eine Abnahme der Impedanz durch magnetische Sättigung tritt selbst bei hohem Stromfluss nicht so leicht auf. Gleichtaktdrosseln eignen sich zur Rauschunterdrückung auf Leitungen mit hohem Stromfluss, wie z. B. AC/DC-Stromversorgungsleitungen. Die Wellenformverzerrung ist geringer. Gleichtaktdrosseln eignen sich zur Rauschunterdrückung auf Leitungen, bei denen Signalverzerrungen ein Problem darstellen, wie z. B. Videosignalleitungen. (1) Bei Verwendung von zwei Induktoren (2) Bei Verwendung einer Gleichtaktdrossel+-Eingangswellenform (vor Filterung)Ausgangswellenform (nach Filterung)Ausgangswellenform (nach Filterung)+-1 10 100 1000Frequenz (MHz)Impedanz (Ω)10000100010010100000PLM250H10PLM250S20PLM250S30PLM250S40PLM250S50 (Gegentakt)H10S20S30S40S50 (Gleichtakt)(e) Beispiele für Impedanzeigenschaften von Gleichtaktdrosseln. Da sich der magnetische Fluss im Ferritkern aufhebt, entsteht für Gegentaktströme keine Impedanz. Das Problem der magnetischen Sättigung ist gering. Gleichtaktdrosseln eignen sich zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen auf Leitungen mit hohem Stromfluss, wie z. B. AC/DC-Stromversorgungsleitungen. Da sie die Signalform nicht beeinflussen, eignen sie sich auch zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen auf Leitungen, bei denen Signalverzerrungen problematisch sind, wie z. B. Videosignalleitungen. Die obige Grafik zeigt Beispiele für Impedanzeigenschaften von Gleichtaktdrosseln. Die tatsächlichen Eigenschaften enthalten auch eine Gegentaktimpedanz. Dies muss beim Einsatz von Gleichtaktdrosseln in Schaltkreisen mit signifikanter Signalwellenform berücksichtigt werden. Die Verzerrung der Wellenform ist groß. Die Verzerrung der Wellenform ist gering. 4. Weitere Filter–– 29 ––[Hinweise] Dies ist die PDF-Datei zum Text Nr. TE04EA-1. Nr. TE04EA-1.pdf 98.3.20 Beispiel für Rauschunterdrückung in einem Gleichstromkreis Die obige Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Rauschunterdrückung in einem Gleichstromkreis. Eingangsabschnitt der Gleichstromversorgung Im Eingangsabschnitt der Gleichstromversorgungsleitung ist eine Gleichtaktdrossel installiert, um Gleichtaktrauschen zu unterdrücken. (Diese Spule kann durch zwei Ferritperleninduktoren ersetzt werden.) Gegentaktrauschen wird durch den Einbau eines Kondensators mit drei Anschlüssen und eines Ferritperleninduktors in die Versorgungsleitung unterdrückt. Ausgangsabschnitt des Videosignals Das zum Ausgangsabschnitt des Videosignals übertragene Gleichtaktrauschen wird durch eine Gleichtaktdrossel unterdrückt. 294.3. Beispiel für Rauschunterdrückung durch den Einsatz von GleichtaktdrosselnVideosignalausgangGleichtaktdrosselUnterdrückt Gleichtaktrauschen.GleichtaktdrosselUnterdrückt Gleichtaktrauschen.FerritperleninduktorUnterdrückt Gegentaktrauschen.Eingangsabschnitt der GleichstromversorgungDreipolkondensatorUnterdrückt Gegentaktrauschen.4. Weitere Filter–– 30 ––[Hinweise]Dies ist die PDF-Datei zum Text Nr. TE04EA-1. Nr. TE04EA-1.pdf 98.3.20Beispiel für Rauschunterdrückung an einer WechselstromversorgungsleitungSchaltnetzteillastGleichtaktdrosselUnterdrückt Gleichtaktrauschen.Leitungs-Bypass-Kondensator (Y-Kondensator)Unterdrückt Gleichtaktrauschen.Querkondensator (X-Kondensator)Unterdrückt Gegentaktrauschen.Querkondensator (X-Kondensator)Unterdrückt Gegentaktrauschen. Die obige Abbildung zeigt ein Beispiel für die Unterdrückung von Störungen auf einer Wechselstromleitung. Gleichtaktstörungen werden durch den Einsatz einer Gleichtaktdrosselspule und eines Kondensators (Leitungsbypass-Kondensator oder Y-Kondensator) zwischen jeder Leitung und dem Metallgehäuse unterdrückt. Der Y-Kondensator leitet Störungen in der folgenden Reihenfolge an die Störquelle zurück: Y-Kondensator ➝ Metallgehäuse ➝ Streukapazität ➝ Störquelle. Gegentaktstörungen werden durch den Einbau von Kondensatoren (X-Kondensatoren) über die Versorgungsleitung unterdrückt. 304.3. Beispiel für die Unterdrückung von Störungen durch Gleichtaktdrosseln