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(chǔ)知識(shí)。
在回顧基本知識(shí)時(shí),我們首先簡(jiǎn)要地考慮“什么是光譜?”的問(wèn)題。根據(jù)不列顛百科全書(shū)的簡(jiǎn)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(zhǎng)的順序“,并且通過(guò)擴(kuò)展意味著”將具有復(fù)雜構(gòu)成的東西分析成簡(jiǎn)單的組件,并按照特征量的大小順序排列組件......“。這是一個(gè)相對(duì)事實(shí)的解釋?zhuān)屑?xì)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(hào)的光譜,更具體地說(shuō),我們將使用頻譜分析儀獲得的數(shù)據(jù)來(lái)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(chǔ)知識(shí):
我們從以下示意圖開(kāi)始,這里的主題是“開(kāi)關(guān)電源的EMC”,因此假設(shè)電信號(hào)是開(kāi)關(guān)信號(hào),我們使用下圖開(kāi)始我們的解釋?zhuān)渲斜硎緸槊}沖波形的切換信號(hào)的特征在于tw(脈沖寬度)和ts(上升時(shí)間/下降時(shí)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(dāng)脈沖ts變慢(增加)時(shí)頻譜的變化,很自然,當(dāng)斜率變?yōu)?40dB / dec時(shí),1 /πts的頻率較低,但結(jié)果,后續(xù)幅度減小,簡(jiǎn)而言之,當(dāng)ts減慢時(shí),頻譜幅度會(huì)衰減。
將使用實(shí)際的頻譜分析儀數(shù)據(jù)來(lái)觀察頻譜的變化以及頻率和其他參數(shù)的變化,這里應(yīng)該注意的是頻譜隨信號(hào)波形的變化而變化的方式,在分析EMC并使用與實(shí)際開(kāi)關(guān)電源電路的切換相關(guān)的頻譜設(shè)計(jì)對(duì)策時(shí),這種知識(shí)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(gè)圖表顯示了默認(rèn)條件,用作比較的基礎(chǔ),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(shí)間/下降時(shí)間)為10ns。
中心圖顯示了n次諧波和幅度(V),對(duì)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(gè)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(duì)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(dāng)頻率較高時(shí),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(kāi)始的頻率降低,并且頻譜幅度衰減。
③這是一個(gè)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(shí)際上峰值沒(méi)有變化,通過(guò)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(shí)間)減慢的情況,由于tr較慢,與tr相關(guān)的元件會(huì)從較低頻率衰減。
總之,當(dāng)頻率較低且上升/下降時(shí)間較慢時(shí),頻譜會(huì)衰減,從EMC檢測(cè)的角度來(lái)看,簡(jiǎn)單地說(shuō),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(shí)間 | ?較低的頻率,-40dB / dec衰減開(kāi)始, |
頻譜幅度衰減 | |
③改變工作周期 | ?偶次諧波的出現(xiàn),但對(duì)頻譜峰值沒(méi)有影響。 |
基波頻譜的衰減 | |
④僅減少上升時(shí)間 | ?tr組件從較低頻率衰減 |
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