LTSpice软件分析低通滤波器

文章作者:肯尼斯·怀亚特

EMC工程师通常为客户项目设计低通滤波器，该滤波器应能通过辐射磁化率测试。虽然最常见的辐射免疫标准(IEC/EN 61000-4-3)需要在80MHz到1000mhz之间进行测试，但本案例研究需要来自附近50W、500kHz源的免疫。

在这种情况下，原型产品包括一个简单的“PI”滤波器，包括一个并联的330pF电容，一个串联的铁氧体珠和一个并联的100pF电容。负载为4.02k ω。

我认为这是使用Linear Technology的免费LTSpice软件来执行一些快速模拟的好时机。LTSpice是一个基于pc的分析软件，具有方便的原理图入口前端。它也很容易添加电压和电流“探头”吞吐量您的电路来监视性能。

但首先，几种过滤器拓扑中哪一种最合适?Würth Electronik在它的书中有一个非常好的过滤器设计部分，三部曲的磁学。事实证明，正确的滤波器拓扑结构取决于系统的输入和输出阻抗。

为了使串联滤波器阻抗(在本例中是铁氧体珠)工作，它必须在两端“看到”一个低阻抗。例如，将一个200 ω的铁氧体珠置入一个有1000 ω和4k ω输入输出阻抗的系统中，并不能提供足够的串联阻抗来影响干扰信号。另一方面，如果输入和输出阻抗接近1 ω，同样的200 ω铁氧体将工作良好。这就是并联电容器的作用。

在这种情况下，滤波器的输入阻抗可能会变化，这取决于传感器阻抗，我们知道输出阻抗是4.02k ω。设计者已经使用了PI滤波器拓扑结构，该拓扑结构可以很好地处理从低到高的阻抗。

通过检查，我可以知道电容的电流值太小了，无法提供500kHz频率的低阻抗，所以我尝试的第一件事是将它们每个增加到0.47μF。但首先，让我们模拟电流电路，看看阻抗从哪里开始下降。

图1:LTSpice对电流滤波电路的初步分析。

我使用了50 ω的输入阻抗，但与适当的值电容，它真的不重要太多。注意，3dB滚出(实线)大约发生在16MHz;500千赫的频率太高了。

图2:最后用0.47μF电容和0.47mH电感代替铁氧体模拟LTSpice。

注意改进的滤波器在20khz时开始滚动，远低于500kHz的关键干扰信号，并在500kHz时提供约90dB的衰减。客户能够在PC板上使用相同的不动产来安装新组件。虽然有其他电路变化和更好的屏蔽需要，由于接近源，滤波器降低了高水平的干扰。

最早由EDN出版。