原标题：原创EMI 从入门到精通滤波器设计(3)
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一些重要的基本概念
1.电磁场
电场和磁场总是联系在一起，电场和磁场的混合是电磁场，英语也创造了这样一个词(Electromagnetic Field 以下图为例：
图中是一小段 PCB 铜箔的横截面，大小不断变化的电流流向前流动或流出，注意电流的变化，从而产生变化的磁场，从而感应电场，注意铜箔周围的磁场方向，电场从铜箔到参考表面，参考表面为地平面。磁场和电场这个方向特性要记住，在进行 PCB 为了减少对其他电路的干扰，可以适当注意与磁场方向的其他电线或电路成一定角度。
2.分贝(Decibel)
分贝是基于对数的单位，EMI 分贝被用作测量的基本单位，因此需要了解分贝。
分贝的基本定义
10log10 [测量功率/单位功率]
比如：
测得 5000mW，则10 log10 [5000mW/1mW] = 37dBmW = 37dBm
注意：通常 dBmW 是写成 dBm 的，其 W 省略不写。
如果用 dBW 作为单位，则 37dBm = 7dBW，注意转换关系。
而实际 EMC 测量电压或电流，通常是微伏或微安，最常见的是 dBuV，此时的坐标不是10log 了，而是 20log，需注意。
这张表需要大致了解
特别是要知道表中三个框之间的关系。例如，如果信号强度增加一倍，功率就会增加 3dB，电压或电流增加 6dB 。仔细看看信号增加了10倍的功率，电压或电流增加了多少倍。
3.电流返回路径
回流路径是一个非常重要的概念：
① 低频电流返回最小电阻路径，高频信号返回最小电阻路径，因为每条导线都包含电感和电容。通常频率是 50KHz 为分界线。
② 差模电流返回必须有路径，如果您切断路径，差模电流将消失。
③ 你必须给它一条共模电流的路径。如果你不给它路径，它会乱跑，造成严重的影响 EMI 问题。就像流氓一样，如果你给他一条生活的道路，他会更加和平。如果你不给他一条生活的道路，他会扰乱世界。这就是为什么变压器的原始边缘和附件加Y电容器为共模电流提供返回路径。共模电流是 ｕＡ 级或 ｍＡ 电流虽小，但破坏力惊人。
④ 差模电流返回路径的周围面积必须较小，干扰信号越大，吸收外部干扰越大。如图所示
4.时域和频域
时域是真实的存在域，我们用示波器观察到的波形是典型的时域，所谓眼见为实。
频域是一种数学结构，假设用某种波形构建不同的波形，通常用正弦波，这不是我们在这里讨论的问题。
而 EMC 测量采用频域的方频谱仪或 EMI 接收器等。为什么要用频域来测量？ EMC我们知道方波可以由多个正弦波(或无数个)组成，如下图所示:
但是每个正弦波的频率范围是多少呢？很难通过时域来测量，所以在频谱仪的帮助下，我们可以测量每个波形的范围和频率，这是干扰频率，称为谐波，它反映了干扰的强度。如图所示：
再次强调谐波的频率是基波的整数倍。 100KHz 其谐波为矩形波 300KHz、500KHz 等。
5.高频等效模型
接下来，分析三种无源设备的高频等效模型：
① 高频等效模型的电阻
② 高频等效模型的电容
③ 高频等效模型的电感
6.近场和远场
顾名思义，近场靠近电磁场，远场远离电磁场。
对 PCB 一般来说，电流电路主要是磁场，而大面积金属表面（如铺铜、散热器表面）主要是电场，或大电流路径主要是磁场干扰，高压部分主要是电场干扰，或低阻抗路径主要是磁场，高阻抗路径主要是电场。因此，有时需要考虑散热表面是否有高压，高压会干扰电场。大电流导线最好远离敏感电路。(恒定电流不会产生干扰磁场，干扰必须化电流引起)。至于电磁场强度，通常用近场探头测量。
7.品质因素 Q
电感的质量因素，Q 是 Quality 的第一个字母，电感的品质因素定义为：
从上面可以看出，质量因素与频率有关，在 r 在不变的情况下，频率越高，质量因素越高，然后我们通常不使用它 Q 这个量通常更关心 Rdc，即电感的直流电阻与电容器相似，我们通常关心等效串联电阻 ESR，而不是 tgδ。
电感线圈的直流电阻和电容 ESR 也可以通过电桥测量。
8.圈数
如何计算电感或变压器的圈数？这个问题看起来很简单。试试下面的线圈。
9.近场探头
探测原理并不复杂，一目了然
10.三种等效电路
三种等效电路（忽略等效电阻）：
电感线圈在低频、谐振和工作频率高于谐振频率时具有不同的特性，特别是当工作频率超过谐振频率时，电感不再是电感。图中的电容器是线圈的匝间电容器。
11.MOS管脚
为什么 MOS 在管脚上放一个磁珠可以抑制噪音吗？
虽然每个人都在这样使用它，但估计很少有人会问为什么？让我们先看看下面的图片。磁环中间有一根电线。你说这根电线有多少圈？
有人可能会说没有绕啊，圈数从哪里来？
事实上，导线穿过磁环就是饶了一圈。为什么？事实上，这很简单。如果导线没有连接到电路，则没有绕道。只要连接到电路是一个圆圈，它总是与电路形成一个电路。例如，我们用电桥测量。如图所示，导线与电桥形成电路，即形成圆圈。
MOS 将磁环放在管脚上后，MOS 管脚总是与外电路形成闭合回路，相当于 MOS 管脚在磁环上饶了一圈。由此可见，磁环的磁导率越高滤波效果越好。
12.插入损耗
如何评估滤波器的性能？插入损耗通常用于评估。如图所示 V1 --> V20，V20 表示没有滤波器时的输出。
为了对 V1 滤波器插入滤波器 V1 滤波器上有信号损失，所以有这个名词叫插入损失。V2 表示插入滤波器后的输出。
插入滤波器后会发生什么？V2 一定小于 V20.也就是说，插入滤波器后，输出变小。为什么输出变小？有的变成热量，有的被滤波器挡住返回，如图所示:
按以下公式计算插入损耗：
式中：V20 未加滤波器，V2 加滤波器。
13.传导测试方法
下图是实验室传导测试的标准方法。建议你花一分钟看看，了解实验室是如何测试传导干扰并终身使用的。
14.输入端
输入端 LC 滤波器设计注意事项：
输入端LC滤波器的一般形式如下：
滤波电路中有两个储能原件，所以是两阶滤波器。这个滤波器有一个大问题。由于无阻尼，当干扰信号的频率达到滤波器的截止频率时(Cut off)，如图所示：
从图中可以看出，当阻尼系数为0时.1.干扰频率为 f0 明显放大的地方。阻尼为0.时尚被放大了很多，没有阻尼就更糟糕了。
f0 = 1/2Π√LC， 谐振频率。
这适得其反。我们想抑制干扰，但由于设计不当，干扰不仅没有被抑制，而且被放大。这不是我们想要的。
当然，没有阻尼为零的情况。电感电容器总是有内阻，所以总是有一些阻尼效果，但这远远不够和无法控制。通常采用以下方法：
方法1：并联阻尼法
如图：
加阻尼后的幅频特性
可以看出，截止频率的尖峰被压平，这意味着噪音不再被放大。 Cd 阻尼不起作用，只是为了隔离输入电压，避免电阻。
方法2：串联阻尼法
如图所示：电感上并联电阻与电感串联的电路称为串联阻尼法，其效果与并联阻尼相同。缺点是原电感上并联电阻电感后高频干扰信号的衰减较差，这是显而易见的。事实上大部分的实际应用中 Ld 它们都被省略了，只有一个电感并联电阻，称为阻尼电阻，以防止干扰信号在截止频率上放大，阻尼效果在实际使用中仍然很好。
方法3：串并联法
估计用这种方法的人不多。只需了解一下，如图所示
方法4：Π 滤波器
这是用的最多的一种，如图，通常都仅仅在电感上并联一个阻尼电阻，这个阻尼电阻不可少，曾经看到有些贴问这个电阻干什么用，有各种说法，但很少有说对的，请记住这个是阻尼电阻，为了消除干扰信号在滤波器的截止频率处产生尖峰，达到243楼的的幅频特性的加阻尼后的效果。有人说前面一个 C1 电容可以省去，这个说法不对的，我们前面已讲过，每加一个储能元件 L 或 C，滤波器的阶数并升高一阶，对信号的衰减可以增加 20dB / 十倍频程，pi 滤波器是三级滤波器，把 C1 拿掉后变成了二阶，滤波效果会打折扣。
15.共模电流
共模电流会经过负载吗？
答案是否定的，共模噪声电流对用户的负载其实没什么影响，因为共模电流并不流过负载，如图所示，由于共模电压 V3 = 0， 因此负载上并没有共模电流流过，共模干扰信号只会以各种方式到 “地”。
16.滤波器的 Q 值
Q = Quality，Q 是取 Quality 的第一个字母，是一个无量纲的值，滤波器的 Q 值是一个相当重要的值，理解及取适当的 Q 值 相当重要。
滤波器的 Q 值大小表明了能量在滤波器上损耗的大小，并且对滤波器的带宽有很大的影响。Q 值越大能量损耗越小，这与电感的 Q 值一样道理一样，Q 值越大则能量损耗越小于是振荡衰减越慢，这与反激原边 RCD 吸收电路一样，能量的损耗主要依赖电阻。
有些电路我们需要高 Q 值，比如振荡器，Q 值越高越容易起振，比如收音机机调谐回路，Q 值越高选台时越不容易串台，这主要是 Q 值高时-3dB带宽变狭的缘故。如下图所示：
Q 值定义如下：
分子为存在于滤波上的能量
分母为每周期消耗的能量
或
意义如下：
虽然是老生常谈，但还是要再提一下：
☞ Q< 1/2,，过阻尼。
系统损耗很大，施加阶跃脉冲后，系统没有过冲并很快稳定下来。
☞ Q > 1/2，欠阻尼。
系统损耗很小，如果 Q 率大于1/2，在阶跃脉冲作用下，系统会有1次 到 2次的振荡，随 Q 值得增大，系统的振荡次数会越来越多，理论上如果 Q 值无穷大，则系统将永远在振荡。
☞ Q = 1/2，临界阻尼。
系统没有过冲，在阶跃脉冲作用下，会很快趋于稳定。
关键的问题是 Q 取多大为好？
答案是 Q = 5-10
17.纹波和噪声
常有人描述问题时把纹波和噪声混为一谈。纹波是低频的，噪声是叠加在纹波的干扰信号。如图：
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