電源中的紋波、諧波和噪聲
紋波:是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機(jī)性成分的雜波信號(hào)。指在額定輸出電壓、電流的情況下,輸出電壓中的交流電壓的峰值。狹義上的紋波電壓,是指輸出直流電壓中含有的工頻交流成分。
紋波的產(chǎn)生:我們通常在產(chǎn)品中用的電源主要有線性電源和開(kāi)關(guān)電源二大類,輸出的直流電壓是一個(gè)固定值,由交流電壓經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后得到。由于濾波不干凈,直流電壓中含有交流成分,這就產(chǎn)生了紋波。紋波是一種復(fù)雜的雜波信號(hào),它是圍繞輸出直流電壓上下來(lái)回波動(dòng)的周期性信號(hào),但周期和振幅不是定值,隨時(shí)間而變。
紋波的危害:紋波電壓高了,有可能使電子產(chǎn)品產(chǎn)生諧波、調(diào)制等,干擾正常的工作狀態(tài);導(dǎo)致電源效率降低;影響數(shù)字電路的邏輯關(guān)系;干擾信號(hào)的正常傳遞等等。較強(qiáng)的紋波會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓或電流,有可能燒毀用電設(shè)備。
諧波:是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量,一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解,其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣義上講,由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率,因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波。
諧波產(chǎn)生的原因:由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載,當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí),與所加的電壓不呈線性關(guān)系,基波電流發(fā)生畸變就形成非正弦電流,即電路中有諧波產(chǎn)生。主要非線性負(fù)載有UPS、開(kāi)關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。
噪聲:對(duì)于電子線路中所標(biāo)稱的噪聲,可以概括地認(rèn)為,它是對(duì)目的信號(hào)以外的所有信號(hào)的一個(gè)總稱。最初人們把造成收音機(jī)這類音響設(shè)備所發(fā)出噪聲的那些電子信號(hào),稱為噪聲。但是,一些非目的的電子信號(hào)對(duì)電子線路造成的后果并非都和聲音有關(guān),因而,后來(lái)人們逐步擴(kuò)大了噪聲概念。例如,把造成視屏幕有白斑條紋的那些電子信號(hào)也稱為噪聲??梢哉f(shuō),電路中除目的的信號(hào)以外的一切信號(hào),不管它對(duì)電路是否造成影響,都可稱為噪聲。例如,電源電壓中的紋波或自激振蕩,可對(duì)電路造成不良影響,使音響裝置發(fā)出交流聲或?qū)е码娐氛`動(dòng)作,但有時(shí)也許并不導(dǎo)致上述后果。對(duì)于這種紋波或振蕩,都應(yīng)稱為電路的一種噪聲。又有某一頻率的無(wú)線電波信號(hào),對(duì)需要接收這種信號(hào)的接收機(jī)來(lái)講,它是正常的目的信號(hào),而對(duì)另一接收機(jī)它就是一種非目的信號(hào),即是噪聲。在電子學(xué)中常使用干擾這個(gè)術(shù)語(yǔ),有時(shí)會(huì)與噪聲的概念相混淆,其實(shí),是有區(qū)別的。噪聲是一種電子信號(hào),而干擾是指的某種效應(yīng),是由于噪聲原因?qū)﹄娐吩斐傻囊环N不良反應(yīng)。而電路中存在著噪聲,卻不一定就有干擾。在數(shù)字電路中。往往可以用示波器觀察到在正常的脈沖信號(hào)上混有一些小的尖峰脈沖是所不期望的,而是一種噪聲。但由于電路特性關(guān)系,這些小尖峰脈沖還不致于使數(shù)字電路的邏輯受到影響而發(fā)生混亂,所以可以認(rèn)為是沒(méi)有干擾。
當(dāng)一個(gè)噪聲電壓大到足以使電路受到干擾時(shí),該噪聲電壓就稱為干擾電壓。而一個(gè)電路或一個(gè)器件,當(dāng)它還能保持正常工作時(shí)所加的最大噪聲電壓,稱為該電路或器件的抗干擾容限或抗擾度。一般說(shuō)來(lái),噪聲很難消除,但可以設(shè)法降低噪聲的強(qiáng)度或提高電路的抗擾度,以使噪聲不致于形成干擾。