如何设计铁氧体珠音频滤波器
关键的外卖
一个关键的EMI解决方案如何对音频信号完整性提出问题。
过滤主题和如何最大限度地提高铁氧体珠的耗散。
对抗铁氧体珠子带来的噪音。
铁氧体珠音频滤波器的功能与电缆上的外部扼流圈大致相同
很有可能在胳膊或腿够得着的地方，就能找到铁氧体珠。铁氧体珠是社交媒体展示“这是一种你总是看到但从未理解的日常产品”的绝佳候选人，它被广泛用于电子产品的外部，从电脑和视频游戏外围设备到笔记本电脑充电器。然而，这些并不是唯一可以找到它们的地方。在电路中，铁氧体珠是一种感应元件，通过其结构和基本电磁器件理论的结合，可以充当低通滤波器。
铁氧体珠的低通能力使它有很多用途，但音频的使用尤其可以从一个相对简单的设备中提取出大量的功能。围绕铁氧体珠音频应用中心去除噪声和高谐波以最纯粹的形式捕获样本，同时防止沿扩展电缆进行无意的信号收发。
铁氧体珠音频滤波器屏蔽噪声
为了更好地理解铁氧体珠的作用，我们有必要回顾一下它所连接的电缆。铁氧体珠，以及许多其他组件和设计技术，用于对付一个共同的罪魁祸首:射频干扰。射频是阴险的，它可以通过多种方式耦合到电缆上，并在精心校准的音频设计中表现为噪音。音频电缆利用屏蔽，希望外层导体层能像法拉第笼一样反射EMI。尽管屏蔽是必不可少的，但它也引入了电流流过的导电层，由于以下原因，导电层可能会作为噪声内化:
电缆和连接器之间端子不当，会产生共模电压。
平衡不良会在信号线上产生电压差。
过滤不足，不能将噪声降低到可接受的水平。
拆除防护罩是不可能的，但它可能带来的潜在噪音也必须考虑在内。进入铁氧体珠-有了它，针对特定频率的滤波器的构造将有助于排除通常与高频区域相关的噪声。设计滤波器需要阻抗的工作知识，这可以等同于a /C等效电阻。与电阻不同，电阻是一种实值的有损耗测量，阻抗是通过将电抗(感性或电容性)与电阻矢量相加来形成的，电抗可以用来抵消电流和电压的相位角。作为表面处理，铁氧体珠在物理设计和结构上类似于电感，但它们的用途有很大的不同。
作为滤波器框架的电路分析与仿真
滤波器设计还需要等效电路模型的知识。当从理论上工作或使用大致估计时，使用理想化的组件模型，通常表示由组件赋予的奇异值或主导值——无论是电阻、电容还是电感。有意地，这些模型忽略了阻抗的额外贡献，这些阻抗来自于封装本身结构中使用的元素。
在产品开发过程中，当性能或安全处于危险之中时，理想化的模型就不再被认为是准确的。为了更好地模拟信号和电路的实际性能，元件用等效的并联或串联阻抗模型来表示。数据表通常将电阻和电抗作为串联等效，尽管并行模型同样有效。
等效电路测量是有价值的，因为阻抗和相位角不能单独产生电阻和电抗分量。工程师们会想要最大化串联电阻和最小化阻抗给定的频率范围。为什么?答案在于铁氧体珠的操作，其目的是将射频能量以热量的形式耗散，从而将其从信号线中去除。在某些阻抗下，铁氧体磁珠可以通过提高实际的有损耗电阻而使虚的无损电抗达到最大的损耗。
利用非线性分析方法改进模型
为了建模目的，理解铁氧体微珠是至关重要的，尽管通常被建模为与直流电阻串联的并联和固有电阻、电容和电感的等效电路，但它不是线性元件。这对于所有线性模型来说都是基本正确的:大多数模型可以被认为是在某些操作范围内表达线性的，但这是简化模型的合理假设，因为在正常使用期间非线性的贡献可以忽略不计。然而，由于磁滞效应，对于铁氧体珠并不一定如此。材料的磁记忆，即磁滞曲线，显示了磁场与实际磁化强度之间的非线性关系。虽然像锰锌和镍锌这样的软磁铁氧体最适合减少由于滞后造成的损失，但这仍然会引入一些标准电路分析方法无法解释的噪声。
为了更全面的评价，总谐波失真(THD)是一种量化铁氧体磁珠上迟滞损耗影响的方法。音频分析仪可以探测铁氧体磁珠前后的节点，以确定增加的失真量(该测量可以进一步与开路电压的THD进行比较，并在源处建立背景电平)。THD可以用电压扫描或频率扫描进行分析，以对数绘制，显示电路在其预期工作范围内的响应。
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铁氧体珠音频滤波器是限制效果的必要元素敏感电缆的射频干扰．保持信号完整性在音频应用中至关重要，以确保高质量的输出。尽管铁氧体磁珠存在固有的局限性，会产生可听到的噪声问题，但这些问题与去除电路外部耦合噪声的关键作用相比是次要的。
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