CN101655522A - 实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的方法及相应的测量系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的测量系统，包括阻抗测量芯片、阻抗读取装置，以及电磁抗扰滤波器所要应用的电路中的电源模块和负载电路；所述阻抗测量芯片，连接在电源模块和负载电路之间，用于为所述负载电路输出激励电压，并接收负载电路返回的电流，根据所述激励电压和负载电路返回的电流计算得到负载电路的阻抗，并将该阻抗信息输出到所述阻抗读取装置；所述阻抗读取装置，用于读取所述阻抗测量芯片计算得到的阻抗。相应地，本发明还提供了一种实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的方法。本发明大大简化了测试过程，测试结果针对性强，可以直接测量单板的阻抗，从而能够提供不同单板组成的网元系统的阻抗。

Description

实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的方法及相应的测量系统
技术领域
本发明涉及电子电路设计领域，尤其涉及一种实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的方法及相应的测量系统。
背景技术
目前，在电子电路和电磁兼容领域的设计和测试无一例外地要考虑到整个电路作为电源负载的阻抗问题，以电磁兼容认证为例，产品供应商在获得国际认证过程中，辐射发射和传导发射都是必测项目。众所周知，电源部分的电磁干扰是影响辐射发射和传导发射等测试结果的很重要的因素(30MHz-60MHz频段)，通常的做法是电路设计出来后进行仿真，不断地摸底测试，然后根据测试结果查漏补缺，或者换器件，或者改印刷电路板(Printed circuit board，PCB)，这样一来，会造成整个产品的开发周期延长，成本大大增加，设计效果也不尽如人意。虽然现在的电源供应商大都在电源模块中加入了比较典型的电磁抗扰(Electro Magnetic Immunity，EMI)滤波器，但效果普遍不理想，主要原因现有技术中，EMI滤波器进行参数设置时所依据的负载阻抗是用仿真的方法获得，是一个理论值，这样造成了典型的EMI滤波器的阻抗和负载阻抗不匹配，其结果就是滤波器滤掉的频段或频点根本不是所期望滤除的频段或频点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的方法及相应的测量系统，解决了现有EMI滤波器的参数设置时所参考的负载电路阻抗不准确的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的测量系统，包括阻抗测量芯片、阻抗读取装置，以及电磁抗扰滤波器所要应用的电路中的电源模块和负载电路；
所述阻抗测量芯片，连接在电源模块和负载电路之间，用于为所述负载电路输出激励电压，并接收负载电路返回的电流，根据所述激励电压和负载电路返回的电流计算得到负载电路的阻抗，并将该阻抗信息输出到所述阻抗读取装置；
所述阻抗读取装置，用于读取所述阻抗测量芯片计算得到的阻抗。
进一步地，上述测量系统还可具有以下特点：
所述阻抗测量芯片包括直接数字频率合成器，模数转换器以及数字信号处理器；
所述直接数字频率合成器，用于向负载电路提供激励电压；
所述模数转换器，用于在所述负载电路返回电流后，对该电流进行采样，并传送到所述数字信号处理器；
所述数字信号处理器，用于对采样后的电流进行离散傅立叶变换，并根据所述激励电压以及离散傅立叶变换后的电流计算得到负载电路的阻抗，该阻抗包括实部和虚部的，进一步利用该实部和虚部计算得到负载电路的阻抗的幅度和相位后发送到所述阻抗读取装置。
进一步地，上述测量系统还可具有以下特点：
所述直接数字频率合成器向负载电路提供的激励电压的频率为电源模块噪声峰值所在的频率。
进一步地，上述测量系统还可具有以下特点：
所述阻抗读取装置为扫频仪或频谱分析仪。
进一步地，上述测量系统还可具有以下特点：
所述负载电路为单板或机柜。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的方法，包括：
将负载电路的电源模块、阻抗测量芯片和负载电路依次串联构成测量系统，所述阻抗测量芯片为所述负载电路提供电压激励，同时负载电路向阻抗测量芯片返回电流；
所述阻抗测量芯片根据所述激励电压和负载电路返回的电流计算得到负载电路的阻抗，并将该阻抗输出到所述阻抗读取装置，由所述阻抗读取装置读出该阻抗；
根据所述阻抗读取装读出的阻抗计算得到电磁抗扰滤波器的电容值和共模电感值，设置电磁抗扰滤波器的电容值和共模电感值。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：
所述阻抗测量芯片包括直接数字频率合成器，模数转换器以及一个数字信号处理器，
所述阻抗测量芯片根据所述激励电压和负载电路返回的电流计算得到负载电路的阻抗，具体包括如下步骤：
所述直接数字频率合成器向负载电路提供激励电压；
所述负载电路返回电流后，所述模数转换器对该电流值进行采样后传送到所述数字信号处理器，所述数字信号处理器对采样后的电流进行离散傅立叶变换，并根据所述激励电压以及离散傅立叶变换后的电流计算得到负载电路的阻抗，该阻抗包括实部和虚部的，进一步利用该实部和虚部计算得到负载电路的阻抗的幅度和相位后发送到所述阻抗读取装置。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：
所述直接数字频率合成器向负载电路提供的激励电压的频率为电源模块噪声峰值所在的频率。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：
所述阻抗读取装置为扫频仪或频谱分析仪。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：
所述负载电路为单板或机柜。
上述系统解决了现有电子电路设计技术中EMI滤波器进行参数设置时所参考的负载电路阻抗不准确的问题，大大简化了测试过程，测试结果针对性强，可以直接测量单板的阻抗，从而能够提供不同单板组成的网元系统的阻抗，将整个系统的阻抗颗粒度细化到单板级。在一实施例中，由于采取了阻抗测量芯片，在电路阻抗快速测量方面的取得了很大的进步，达到了所设计的EMI滤波器的阻抗与实际电路阻抗匹配的效果，节省了开发周期和成本，提高了系统阻抗测量的颗粒度，有益于后续电路设计工作等等。
附图说明
图1为本发明实施例进行测量时的系统结构图；
图2为本发明实施例的测量时的流程图。
具体实施方式
本发明的实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的方法及相应的测量系统基于阻抗测量芯片，通过阻抗测量芯片测量出实际负载电路的阻抗，并将该实际负载电路的阻抗提供给EMI滤波器进行参数设置，从而使EMI滤波器的阻抗与实际负载电路的阻抗相匹配。
下面结合附图对本发明的技术方案进一步详细说明。
本实施例中的实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的测量系统包括阻抗测量芯片和阻抗读取装置；其中，
阻抗测量芯片(Impedance Measuring Chip，IMC)是一个是融合了集成、精细和实用性的通用器件，它能够以0.5％的精度测量100Ω至100MΩ的复数阻抗。当然，随着芯片技术的发展，也可能精度更高，测量的阻抗范围更大。阻抗测量芯片包括直接数字频率合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)，模数转换器(Analog Digital Converter，ADC)以及一个数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)。
阻抗读取装置用于将阻抗测量芯片计算得到的负载电路的复数阻抗显示出来，可以为扫频仪，也可以采用其他能够将阻抗读出的装置，如频谱分析仪等。
图1所示为利用本实施例上述测量装置进行测量时的系统结构图，图中，IMC位于负载电路的电源模块的输出端，并为该负载电路提供激励电压，使整个负载电路作为该IMC的负载，同时IMC接收负载电路返回的阻抗，然后由IMC将负载电路的阻抗输出到阻抗读取装置，本实施例以扫频仪为例；其中负载电路为单板或机柜。
由负载电路返回阻抗，在逻辑上称其为负载电路返回的阻抗；在物理上负载电路所返回的是一电流值，IMC通过其提供的激励电压和负载电路返回的电流值计算得到负载电路的阻抗。
在测量时具体过程如下：
IMC的直接数字频率合成器向待测设备(Device Under Test，DUT)(本文中为负载电路)在电源模块噪声峰值的频点(可提前计算得到)上提供激励电压，当负载电路向IMC返回电流值后，ADC对负载电路返回的电流值进行采样后传送到DSP，DSP对接收到的信号进行离散傅立叶变换(DiscreteFourier Transform，DFT)，并利用激励电压计算得到负载电路的阻抗，该负载电路的阻抗包括实部(R)和虚部(I)数据字，利用该实部(R)和虚部(I)数据字可以计算得到负载电路的阻抗的幅度和相位，IMC将计算得到的阻抗的幅度和相位发送到扫频仪，由扫频仪读出该阻抗。
由于在EMI滤波器设计中，需要设置EMI滤波器的电容值和共模电感值，因此在对待设计的EMI滤波器进行参数设置时，只需根据扫频仪读出的阻抗计算得到该待设计的EMI滤波器的电容值和共模电感值，利用计算得到的电容值和共模电感值对EMI滤波器进行参数设置，即可得到与负载电路的阻抗匹配的EMI滤波器的阻抗，利用阻抗计算待设计的EMI滤波器的电容值和共模电感值为现有技术，因此此处不详细讨论。
图2所示为利用上述测量系统进行测量时的流程图，包括如下步骤：
步骤210：IMC上电，给负载电路输出电源模块噪声峰值的频点的激励电压；
步骤220：负载电路给IMC返回一电流值；
步骤230：IMC根据其所提供的激励电压和负载电路返回的电流值计算得到复数阻抗，由扫频仪从IMC上读出该复数阻抗；
步骤240：根据扫频仪读出的复数阻抗计算得到EMI滤波器的电容值和共模电感值，从而设置EMI滤波器的电容值和共模电感值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种用于实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的测量系统，其特征在于，包括阻抗测量芯片、阻抗读取装置，以及电磁抗扰滤波器所要应用的电路中的电源模块和负载电路；
所述阻抗测量芯片，连接在电源模块和负载电路之间，用于为所述负载电路输出激励电压，并接收负载电路返回的电流，根据所述激励电压和负载电路返回的电流计算得到负载电路的阻抗，并将该阻抗信息输出到所述阻抗读取装置；
所述阻抗读取装置，用于读取所述阻抗测量芯片计算得到的阻抗。
2、如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述阻抗测量芯片包括直接数字频率合成器，模数转换器以及数字信号处理器；
所述直接数字频率合成器，用于向负载电路提供激励电压；
所述模数转换器，用于在所述负载电路返回电流后，对该电流进行采样，并传送到所述数字信号处理器；
所述数字信号处理器，用于对采样后的电流进行离散傅立叶变换，并根据所述激励电压以及离散傅立叶变换后的电流计算得到负载电路的阻抗，该阻抗包括实部和虚部的，进一步利用该实部和虚部计算得到负载电路的阻抗的幅度和相位后发送到所述阻抗读取装置。
3、如权利要求2所述的测量系统，其特征在于：
所述直接数字频率合成器向负载电路提供的激励电压的频率为电源模块噪声峰值所在的频率。
4、如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述阻抗读取装置为扫频仪或频谱分析仪。
5、如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述负载电路为单板或机柜。
6、一种实现电磁抗扰滤波器阻抗匹配的方法，包括：
将负载电路的电源模块、阻抗测量芯片和负载电路依次串联构成测量系统，所述阻抗测量芯片为所述负载电路提供电压激励，同时负载电路向阻抗测量芯片返回电流；
所述阻抗测量芯片根据所述激励电压和负载电路返回的电流计算得到负载电路的阻抗，并将该阻抗输出到所述阻抗读取装置，由所述阻抗读取装置读出该阻抗；
根据所述阻抗读取装读出的阻抗计算得到电磁抗扰滤波器的电容值和共模电感值，设置电磁抗扰滤波器的电容值和共模电感值。
7、如权利要求6所述的测量方法，其特征在于：所述阻抗测量芯片包括直接数字频率合成器，模数转换器以及一个数字信号处理器，
所述阻抗测量芯片根据所述激励电压和负载电路返回的电流计算得到负载电路的阻抗，具体包括如下步骤：
所述直接数字频率合成器向负载电路提供激励电压；
所述负载电路返回电流后，所述模数转换器对该电流值进行采样后传送到所述数字信号处理器，所述数字信号处理器对采样后的电流进行离散傅立叶变换，并根据所述激励电压以及离散傅立叶变换后的电流计算得到负载电路的阻抗，该阻抗包括实部和虚部的，进一步利用该实部和虚部计算得到负载电路的阻抗的幅度和相位后发送到所述阻抗读取装置。
8、如权利要求7所述的测量方法，其特征在于：
所述直接数字频率合成器向负载电路提供的激励电压的频率为电源模块噪声峰值所在的频率。
9、如权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述阻抗读取装置为扫频仪或频谱分析仪。
10、如权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述负载电路为单板或机柜。
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