利用双绞线与低通滤波器抑制RFI和EMI有效方案

利用低通滤波器降低RFI

举例说明，温度测量的速度可能受限于被测对象的物理质量。家用加热器可能只需要每隔一、两分钟测量一次温度。由于空气、墙壁、地板和天花板的质量比较大，温度变化非常缓慢。所以，每秒钟测量数百万次温度对加热器的温度测量或温度控制毫无意义。

我们转向室外，室外产生的RFI可能进入室内。以我家为例，我家距离一座50，000W AM电台大约1英里。不幸的是，电话线拾取了电台的1.37MHz信号。信号在电话经过检波，恢复出电台的音频信号。每每听到这个干扰信号会让人难以忍受，这一干扰严重影响了电话的调制解调器。电台播音室与发射机和天线相邻，系统维护比较方便。按道理说，工程师比较擅长消除音频和电话系统的1.37MHz信号，于是我们通过“噪杂”的电话提出维修申请，并询问了他们使用的是什么低通滤波器。

图4.低通滤波器。

采用图4非常简单的滤波器即可获得不错的效果，为什么？原因在于物理学：我们希望线路上保留什么，抑制什么？本例中，我们正常的电话信号为300Hz至3kHz，要抑制的信号是1.37MHz，频率相差450倍。利用Nuhertz的FilterFree软件，我们制作了一个巴特沃斯响应滤波器并绘制了其响应特性（图5）。滤波器在3kHz以下基本平坦，在1.37MHz时衰减超过135dB.135dB相当于衰减了560万倍。电台使用了滤波器后，有效解决了这一问题，不再干扰电话线。

图5.使用低通滤波器后，电话音频通过线路，而电台的RFI得到抑制。

利用一个简单的滤波电路是否就能解决问题？软件工具Solve Elec是一款电路仿真器，带有低通滤波器设计文件，这是一个简单的RC滤波器。利用该RC滤波器，更改参数值，得到8kHz下的3dB衰减，频响特性如图6所示。

图6.图中所示为简单的RC滤波器对电话线中RFI的响应特性。

对于音频信号，3kHz时衰减小于0.5dB，而对电台的RFI干扰则衰减44dB，或150倍。实际上，我们也利用了电话线的电阻和电感串联元件，只是增加了一个小的接地电容，对电台的RFI做进一步的衰减。

现在，我们重新考虑工厂的温度测量系统，其中导线有数百英尺长，相当于一个无线电天线，因此，受RFI影响的几率非常大。如果在规定的时间周期内，温度测量数据保持一致，可以在检测线路中串联一个低通滤波器，以消除RFI.那么，如何通过双绞线接收信号？当然要采用差分信号，确保干扰信号彼此抵消，图7所示为此类电路。

图7.采用MAX5426高精度电阻网络构成差分放大器，可灵活设置放大器参数。

图7所示的电路配置也称为仪表放大器，市场上可以找到多种完全集成的方案，MAX5426高精度电阻网络为设计人员提供了控制放大器参数的便利条件。高精度电阻允许以数字方式选择差分增益：1、2、4或8，精度可选择0.5%至0.025%.电阻的精确匹配确保获得79dB以上的共模抑制指标。电路设计人员可方便选择运算放大器，根据具体应用量身定制频率响应特性，改善前端滤波。