低通滤波器对脉冲干扰的抑制

    瞬态脉冲干扰含有丰富的高频成分，因此，使用低通滤波器可以滤除部分能量，从而减小干扰的幅度。设输入低通滤波器的是一个梯形波（不失一般性），其幅度为VIP，脉宽d，则其频谱的幅度为：
        VI（f）= 2VIPd           f1/d
    设滤波器的插入损耗特性为IL（f），截止频率为 fCO ，则滤波器的输出电压频谱VO（f）为：
        VO（f）= VI（f）IL（f）
    若用dB表示，则为：VO（f）dBv = VI（f）dBv + IL（f）dBV
    设输出波形也是梯形波，其幅度为 VOP ，脉宽为dO， 则截止频率以下部分（插入损耗为0）的频谱的幅度为：
        VO（f）= VI（f）= 2VIPd          ffCO

    瞬态干扰：指时间很短，但幅度较大的电磁干扰。常见的瞬态干扰（设备需要通过试验验证其抗扰度）有三种：电快速脉冲（EFT）、浪涌（SURGE）、静电放电（ESD）。
    电快速脉冲：由电路中的感性负载断开时产生。其特点是不是单个脉冲，而是一连串的脉冲，因此，它对电路的影响较大。因为一连串的脉冲可以在电路的输入端产生累计效应，使干扰电平的幅度最终超过电路的噪声门限。从这个机理上看，脉冲串的周期越短，则对电路的影响越大。因为，当脉冲串中的每个脉冲相距很近时，电路的输入电容没有足够的时间放电，就又开始新的充电，容易达到较高的电平。
    浪涌：浪涌主要是由雷电在电缆上感应产生的，功率很大的开关也能产生。浪涌的特点是能量很大，室内的浪涌电压幅度可以达到6kV，室外往往会超过10kV。浪涌虽然不象EFT那么普遍，但是一旦发生危害是十分严重的，往往导致电路的损坏。
    静电放电：雷电现象实际就是一种静电放电现象，它对设备电缆的影响已经体现在浪涌试验中了。实际环境中的另一类主要现象是人体接触设备时的静电放电。但在一些标准中增加了比人体放电更严酷的装置放电。这些静电放电对设备造成的影响从本质上讲以辐射干扰为主，这在后面详细介绍。

    在电气和机电设备中常见的一种瞬态干扰是由继电器、马达、变压器等电感器件产生的。一般这些器件构成系统的一部分，因此干扰往往在系统内部产生。设计人员对此应给予足够的重视。
    瞬态干扰产生的机理：在电感负载的电路中，当开关断开时，根据电感的特性，电感上的电流不能突然消失，为了维持这个电流，电感上会产生一个很高的反电动势，根据楞次定律，这个电压为：
        E = -L ( di / dt )
        L = 电感（H）
        I = 电感中的电流（A）
    这个反电动势向电感的寄生电容C反向充电。随着充电电压的升高，触点上的电压也升高，当达到一定程度时，将触点击穿，形成导电通路，电容C开始放电，电压开始下降，当电压降到维持触点空气导通的电压以下时，通路断开，又重复上面的过程。这种过程一直重复到由于触点之间的距离增加，电容上的电压不能击穿触点为止。
    当电容不能通过击穿触点放电时，就通过电感回路放电，直到电感中的能量耗尽为止。
    说明1：随着触点的距离越来越远，击穿触点需要的电压越来越高，因此电容上的电压越来越高。
    说明2：随着击穿触点需要的电压越来越高，电容充电的时间越来越长，因此震荡波形的频率越来越低。
    说明3：电容C每次击穿触点向电源回路反向放电时，会在电源回路上形成很大的脉冲电流，由于电源阻抗的存在，这些脉冲电流在电源两端形成了脉冲电压，从而对共用这个电源的其它电路造成影响。
    在电气和机电设备中常见的一种瞬态干扰是由继电器、马达、变压器等电感器件产生的。一般这些器件构成系统的一部分，因此干扰往往在系统内部产生。设计人员对此应给予足够的重视。
    开关触点被击穿导通（可见到蓝光）的机理有两种：辉光放电和弧光放电。
    辉光放电：当加在气体上的电场强度较强时，气体中的自由电子或离子会获得足够能量，撞击其它原子或分子，产生更多的自由电子和离子，形成导电气体，这种状态称为气体电离。当触点之间的气体发生电离时，会发生一种能自行维持的辉光放电。

    起辉电压：能够造成气体电离的电压称为起辉电压。起辉电压与气体种类、气体压力和触点之间距离有关。标准压力和温度下的空气，当触点间距是0.08mm时，起辉电压大约为320V。触点间距增加或减小时，电压都要增加。
    维持电压：气体发生电离以后，只需要较低电压就能维持其电离状态。这个维持电压与触点的距离无关，在空气中大约为300V。另外，为了维持导通，还需要一个最小电流，通常为几个mA。
    弧光放电：金属中的电子处于自由状态。有些电子的速度足够高，可以脱离金属表面。通常情况下，它们很快就会被拉回金属表面。但如果有一个外加电场能够克服这个拉回电子的力，则电子就成为空间的自由电子。所需要的电压梯度一般为0.5MV/cm。
    在外界电场的作用下，电子从阴极射向阳极，由于局部电流很大，使触点局部温度很高，这可能使金属汽化，形成了一个金属气体桥，这就是弧光放电。一旦形成了金属气体桥，发生了弧光放电，只要外界电压能克服阴极电位，并且有足够的电流使金属汽化，弧光放电就能够保持。维持电压一般为10－30V，维持电流一般为1A。当电压或电流不满足这个条件时，弧光放电就终止了。
    气体金属桥上的电流由电路电阻和电源电压决定。