磁珠和欧姆电阻磁珠磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。
磁珠是用来吸收超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过50MHZ。
磁珠有很高的电阻率和磁导率,等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。
功能磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构(电路)中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信号。
要消除这些不需要的信号能量,使用片式磁珠扮演高频电阻的角色(衰减器)。
磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。
他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。
作为电源滤波,可以使用电感。
磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠。
在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,只是频率特性不同罢了。
单位磁珠对高频信号才有较大阻碍作用,一般规格有100欧/100MHZ,它在低频时电阻比电感小得多。
以常用于电源滤波的HH-1H3216-500为例,磁珠其型号各字段含义依次为:HH是其一个系列,主要用于电源滤波,用于信号线是HB系列;1表示一个组件封装了一个磁珠,若为4则是并排封装四个的;H表示组成物质,H、C、M为中频应用(50-200MHz),T低频应用(50MHz),S高频应用(200MHz);3216封装尺寸,长3.2mm,宽1.6mm,即1206封装;500阻抗(一般为100MHz时),50ohm。
注意:磁珠的单位是欧姆,而不是亨利,这一点要特别注意。
因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。
铁氧体磁珠(Ferrite Bead)是应用发展很快的一种抗干扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显著。
铁氧体磁珠还广泛应用于信号电缆的噪声滤除。
其产品参数主要有三项:阻抗[Z]@100MHz(ohm):Typical50,Minimum37;直流电阻DC Resistance(m ohm):Maximum20;额定电流Rated Current(mA):2500.2参数磁珠参数主要包括:初始磁通量(U值)居里温度工作频率一.磁通量高U的磁饱合度低,即磁珠在低频能够承受最大的电流越大,感抗随电流变化而呈容抗。
磁珠发热也就是讲磁芯损耗太大,把功率转化为热能,而没有转化为磁能,把能量消耗掉了。
通常镍材磁芯带宽,Q值与U之间有一个平衡关系,U值越高Q值就越低,反之亦是。
U值低频工作困难,但损耗小,U值高低频工作较易,但磁芯损耗太大,功率损耗也大,基本上难于连续工作。
使用U值400的磁环应该可以大幅降低磁损耗。
虽然电感量低了些,但可以增加绕线圈数来解决。
以1:4变压器为例子,1圈的初级改成两圈;2圈的次级改为4圈。
这样绕线总长度要增加一倍,最高传输频率也要相应降低。
二.居里温度一般磁环居里温度110℃,达到这一温度以后立刻失去磁性,有如空气介质一般;恢复室温以后,磁性能发生了永久性改变,磁导率降低了10%。
在功率放大器的输出变压器上应用的磁性材料如果工作温度超过了居里温度,须臾之间就可以烧毁输出功率管。
输出功率开始下降的那一点就作为该磁环的温度极限。
从过往的实验结果看,55度时,那些EMI磁环还没有出现输出功率下降的情况。
三.工作频率每种磁芯的材料决定了它最佳的工作频率,因此必须根据具体的频率来选择磁芯的材料。
低工作频率的磁环强行工作在高频率下,会有很大的损耗和发热,当磁环发热超过居里温度时,电气性能发生突变,也就不能正常工作了。
总上所述,要选对磁环,并不是看外型或体积就可以的,必须要了解它的实际参数,否则在出现问题时,如驻波高、频宽太窄、磁环严重发热或烧坏等,都不知道原因出自何处。
铁氧体磁珠磁导率的测算:1、测量磁珠的外径D,内径d,环的高度H,单位mm。
2、用漆包线穿绕10~20圈,绕紧点,不要太松,测量其电感量L,单位为uH,电感量大点测算误差小,电感量小测算误差就会大,请根据实际需要确定穿绕的圈数N。
3、将以上数据代入下式计算出大约的磁导率u0u0=2500*L*(D+d)/((D-d)*H*N*N)例如:13X7X5的磁环,绕20圈,测得电感量23uH,代入上式计算u0=2500*23*(13+7)/((13-7)*5*20*20)=1150000/12000=95.8测算结果与磁导率100的规格最接近,确定该磁环的u0是100,注意一般u0标称误差有+-10%。
对于没有参数的磁珠可以首先根据外观特征初步判断是哪种材料,再测算磁导率,就可以确定该磁珠的主要规格了。
3原理磁珠的主要原料为铁氧体。
铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。
铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金,它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色。
电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料,许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。
这种材料的特点是高频损耗非常大,具有很高的导磁率,他可以使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。
对于抑制电磁干扰用的铁氧体,最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。
磁导率μ可以表示为复数,实数部分构成电感,虚数部分代表损耗,随着频率的增加而增加。
因此,它的等效电路为由电感L 和电阻R组成的串联电路,L和R都是频率的函数。
当导线穿过这种铁氧体磁芯时,所构成的电感阻抗在形式上是随着频率的升高而增加,但是在不同频率时其机理是完全不同的。
磁珠在低频段,阻抗由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较大,L起主要作用,电磁干扰被反射而受到抑制,并且这时磁芯的损耗较小,整个器件是一个低损耗、高Q特性的电感,这种电感容易造成谐振因此在低频段,有时可能出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。
在高频段,阻抗由电阻成分构成,随着频率升高,磁芯的磁导率降低,导致电感的电感量减小,感抗成分减小但是,这时磁芯的损耗增加,电阻成分增加,导致总的阻抗增加,当高频信号通过铁氧体时,电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。
铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。
如在印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制元件,就可以滤除高频干扰。
铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰,它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。
两个元件的数值大小与磁珠的长度成正比,而且磁珠的长度对抑制效果有明显影响,磁珠长度越长抑制效果越好。
作为电源滤波,可以使用电感。
磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,只是频率特性不同罢了磁珠由氧磁体组成。
磁珠对高频信号才有较大阻碍作用,一般规格有100欧/100mMHZ,它在低频时电阻比电感小得多。
铁氧体磁珠(FerriteBead)是应用发展很快的一种抗干扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显着。
0欧姆电阻指阻值为零的电阻。
电路板设计中两点不能用印刷电路连接,常在正面用跨线连接,这在普通板中经常看到,为了让自动贴片机和自动插件机正常工作,用零电阻代替跨线。
1.在电路中没有任何功能,只是在PCB上为了调试方便或兼容设计等原因。
2.可以做跳线用,如果某段线路不用,直接贴该电阻即可(不影响外观)。
3.在匹配电路参数不确定的时候,以0欧姆代替,实际调试的时候,确定参数,再以具体数值的元件代替。
4.想测某部分电路的耗电流的时候,可以去掉0ohm电阻,接上电流表,这样方便测耗电流。
5.在布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个0欧的电阻。
6.在高频信号下,充当电感或电容。
(与外部电路特性有关)电感用,主要是解决EMC问题。
如地与地,电源和IC Pin间。
7.单点接地(指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统。
)8.熔丝作用。
9.模拟地和数字地单点接地。
10.跨接时用于电流回路。
当分割电地平面后,造成信号最短回流路径断裂,此时,信号回路不得不绕道,形成很大的环路面积,电场和磁场的影响就变强了,容易干扰/被干扰。
在分割区上跨接0欧电阻,可以提供较短的回流路径,减小干扰。
11.配置电路,一般产品上不要出现跳线和拨码开关。
有时用户会乱动设置,易引起误会,为了减少维护费用,应用0欧电阻代替跳线等焊在板子上。
空置跳线在高频时相当于天线,用贴片电阻效果好。
2解决方法只要是接地,最终都要接到一起,然后入大地。
如果不接在一起就是"浮地",存在压差,容易积累电荷,造成静电。
地是参考0电位,所有电压都是参考地得出的,地的标准要一致,故各种地应短接在一起。
人们认为大地能够吸收所有电荷,始终维持稳定,是最终的地参考点。
虽然有些板子没有接大地,但发电厂是接大地的,板子上的电源最终还是会返回发电厂入地。
如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。
不短接又不妥,理由如上有四种方法解决此问题:(1)用磁珠连接;(2)用电容连接;(3)用电感连接;(4)用0欧姆电阻连接。
磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显著抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。
对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。
电容隔直通交,造成浮地。
电感体积大,杂散参数多,不稳定。
0欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。
电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。
严格的说DDR应该叫DDR SDRAM,人们习惯称为DDR,部分初学者也常看到DDR SDRAM,就认为是SDRAM。
DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写,是双倍速率同步动态随机存储器的意思。
DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的,仍然沿用SDRAM生产体系,因此对于内存厂商而言,只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进,即可实现DDR内存的生产,可有效的降低成本。
SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双倍速率同步动态随机存储器。
DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。
与SDRAM相比:DDR运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既独立执行,又保持与CPU完全同步;DDR使用了DLL(Delay Locked Loop,延时锁定回路提供一个数据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。