用铁氧体环作为信号衰减器
关键的外卖
铁氧体环是由磁性材料制成的屏蔽，用于衰减来自电缆和电路的高频信号。
最简单的铁氧体环可以通过在空心铁氧体中插入导线形成。
在谐振频率，铁氧体环作为一个电阻，产生热量形式的功率损失。
轴向铁氧体环包含在屏蔽电磁干扰的电缆中
你可能注意到你的笔记本电脑充电器或电源线里有一个圆柱形的肿块;这些块是轴向铁氧体环包括在电缆EMI屏蔽。笔记本电脑充电线携带电流，并在电力线中引入高频能量，尤其是射频信号。电缆充当天线，辐射和接收来自周围电气和电子设备的射频信号。在充电电缆中包含铁氧体环可以阻止发射，从而减少与电缆相关的电磁干扰。让我们在本文中进一步了解铁氧体环的用途。
什么是铁氧体环?
铁氧体环是由磁性材料制成的屏蔽，用于衰减来自电缆和电路的高频信号。在铁氧体环中，衰减的高频能量以热能的形式散失。铁氧体环的一个基本工作原理是，它在高频时就像一个电阻器，并以加热功率损失的形式消散高频能量。
对于高频信号的衰减，电缆通过铁氧体材料制成的环引出，形成轴向铁氧体环。轴向铁氧体环设计用于电缆安装。在pcb中，表面安装的器件型铁氧体环用于噪声抑制。它们也被称为芯片铁氧体磁珠并且可以在1206或0603等包装中使用。
铁氧体环的功能
铁氧体环用于电路或插入电缆中:
抑制电磁干扰:铁氧体磁珠阻断与电缆相关的高频信号发射和吸收，有助于抑制电磁干扰。
控制寄生振荡:在射频、音频和其他电子放大器中，由于所采用的反馈，会观察到称为寄生振荡的不利振荡。通过在有源放大器件的引线上插入合适的铁氧体环，可以限制来自放大器输出的寄生振荡的影响。
减少射频耦合:通常，当音频放大器和射频发射器集成时，射频信号与音频信号耦合。射频耦合经常出现在音频放大器中，增强麦克风输出并为射频发射器提供相同的输出。在这种电路中加入铁氧体环可以阻止射频信号与音频信号的耦合。
改善电源去耦:当IC电源引脚连接到电源或电源平面时，插入铁氧体环是有利的。通常，在集成电路的电源引脚和地之间引入去耦电容以绕过高频信号。铁氧体环为来自ic的高频信号提供高阻抗，并通过去耦电容(低阻抗路径)将其引导到地。芯片中产生的高频能量有干扰电源的趋势。铁氧体磁珠的放置也可以防止高频信号从电源传递到集成电路，反之亦然。
铁氧体环和频率依赖性
最简单的铁氧体环可以通过在空心铁氧体中插入导线形成。取决于铁氧体材料类型而铁氧体铁芯的形状、铁氧体环的特性发生了变化。
铁氧体环对信号的阻抗随频率的变化而变化。铁氧体环的阻抗是频率的函数;因此，应用频率是铁氧体环设计中的一个重要参数。铁氧体环阻抗的性质可以概括为:
- 当频率小于谐振频率(fr)时，铁氧体环表现为电感。
- 在谐振频率，铁氧体环作为一个电阻，产生热量形式的功率损失。
- 当频率大于谐振频率时，由于寄生元件的影响，铁氧体环表现出电容阻抗。
为了起到噪声抑制或电磁干扰抑制的作用，有必要设计谐振频率更接近所用信号频带的铁氧体环。这样的设计使铁氧体环类似于电阻，从而有助于消除噪音或以热能形式产生的电磁干扰。
电缆屏蔽用铁氧体环
铁氧体环通常用于分辨EMI问题在电缆。为了使铁氧体环有效地起到屏蔽电缆的作用，在安装过程中需要遵循一定的指导方针。电缆铁氧体环安装时要记住的一些关键点是:
- 电缆尺寸:通过铁氧体环的电缆直径影响其作为衰减器的性能。多个电缆可以通过一个铁氧体环插入。引入一个舒适的附件，增加磁路长度可以提高信号衰减电缆铁氧体环。
- 位置:将铁氧体环放置在离电子外壳更近的电缆终端的地方更准确。如果电缆连接两个独立的外壳，在两端安装铁氧体环没有问题。目的是将铁氧体环放置在离射频源更近的地方。
- 紧密配合:在电缆的外部尺寸与铁氧体环的内部尺寸之间提供紧密配合，有助于提高信号衰减比和磁路。
在电源线上放置铁氧体环，并将其插入有源器件的引线或集成电路的电源引脚上，只有在设计时考虑到应用频率并遵循安装指南时才能抑制电磁干扰。考虑Cadence的PCB设计和分析软件来帮助您做到这一点。
领先的电子供应商依靠Cadence的产品来优化各种市场应用的功率、空间和能源需求。如果您想了解更多关于我们创新解决方案的信息，和我们的专家团队谈谈或请订阅我们的YouTube频道。