Ферритовые фильтры на акустический кабель. Для чего нужен ферритовый фильтр или кольцо на кабеле

Как настроить?

Всё о Интернете, сетях, компьютерах, Windows, iOS и Android

Для чего нужен ферритовый фильтр или кольцо на кабеле

Вы наверное замечали и не раз, что на проводах от ноутбука, монитора и иной электронной техники встречаются непонятные утолщения в виде цилиндра. Это сделано не просто так или для красоты. Дело в том, что пластиковый цилиндр — это специальный ферритовый фильтр. В народе его часто называют, как фильтр для подавления высокочастотных помех или проще — «шумовой» фильтр. Зачем и для чего он нужен?

Дело в том, что любое устройство, подключенное к электрической сети, является источником электромагнитных волн, которые являются, в свою очередь, высокочастотными помехами, влияющими на работу других устройств, находящихся поблизости. Длинные внешние силовые и интерфейсные кабели работают как своего рода антенны, которых довольно-таки сильно излучают во внешнюю среду помехи, которые создаются аппаратурой при работе. Это может сильно влиять на работу беспроводных сетей WiFi, радиоаппаратуры и точных приборов.Чтобы этого не происходило, кабель надо экранировать. Но тогда значительно подскочит его цена! На помощь пришли ферритовое кольцо и фильтры из этого материала.

Как работает ферритовый фильтр

Феррит — это специальный материал, состоящий из соединения оксида железа и ряда других металлов, который не проводит ток и эффективно поглощает электромагнитные волны. Ферритовое кольцо является отличным магнитным изолятором и за счёт этого обеспечивает фильтрацию высокочастотных помех и электромагнитных шумов. Он принимает на себя электромагнитные волны на выходе из электронной аппаратуры, прежде чем они усилятся в кабеле, как в антенне.

Ферритовый фильтр представляет собой сердечник из этого материала в виде цилиндра, который надевается на кабель либо сразу на производстве, либо позднее. При самостоятельной установке его необходимо расположить максимально близко к источнику помех. Только это позволить предотвратить передачу помех через другие элементы конструкции аппарата, где их отфильтровать гораздо труднее.

Интересное по теме:

Поделитесть полезным с друзьями:

Один отзыв

О том, что бочонки на конце питающих кабелей – это фильтры от помех, я догадывался и ранее. Но устройство их представлял как катушки индуктивности, возможно дополненные какими-то микросхемами. В этом я ещё больше уверился, когда блок зарядки для компьютера вдруг перестал заряжать, хотя напряжение на выходе его присутствовало. Разбираться в причинах было некогда, и я купил новый блок (с новым бочонком).
Будучи обременён инженерным образованием, я в конце-концов решил разобраться в причинах неисправности. Замеры напряжения после бочонка показали пониженное (в районе 17 вольт) значение, в то время как на выходе схемы старой зарядки (т.е. на входе бочонка) чётко фиксировалось 19,2 В. Кроме того, напряжение после бочонка (даже без нагрузки) «гуляло» на глазах, показывая то больше 17-ти , то меньше. «Так, зарядное устройство исправно, а в этом бочонке скрыт нелинейный неисправный элемент, который понижает напряжение зарядки больше допустимого» – подумал я. Руководствуясь этой мыслью, я от старой зарядки отрезал бочонок вместе со штекером и вместо этого надставил старый шнур новым шнуром с новым бочонком и штекером. Так теперь мой компьютер и работает (а новое зарядное устройство с обрезанным кабелем пылится на полке).
Каково же было моё удивление, когда я распотрошил старый (неисправный?) бочонок со штекером и не нашёл там ничего, кроме ферритовой втулки! Более того, я обнаружил, что плюсовой проводник в старой зарядке находился полностью внутри окутывавшего его минусового проводника, т.е. был полностью экранирован, и взаимодействие с ферритовым фильтром, таким образом, сводилось к нулю. Другими словами, помехи за счёт антенного эффекта в комп не проникали из-за экранирования, зато производимым зарядным устройством помехам ничто не препятствовало проникать в компьютер по активному проводнику.
Так что же приводило к понижению и прыганию напряжения на штекере зарядного устройства? Кто возьмётся объяснить?

Резиновый цилиндр на кабеле – что это?

Сегодня у потребителей появилось множество высокочастотной техники. Чем выше частота, тем быстрее и продуктивнее происходит обработка информации.

Токи высокой частоты накладывают техограничения на соединительные провода, что связано с электромагнитным излучением. Чтобы увеличить их возможности, используются дополнительные фильтры.

Что такое ферритовый фильтр и для чего он нужен

Ферритовый фильтр – это компонент, работающий на подавление помех высокой частоты в электрической цепи. Это один из дешевых методов интерференционных фильтраций на существующих готовых кабелях. Применяются разъемные цилиндрики или формируются стационарные кольца – кабель продевается сквозь кольцо, образуя одновитковую катушку или многовитковую обмотку. Чем больше витков, тем выше помехоподавление и индуктивность.

Если на проводе для подключения монитора к компьютеру отсутствуют фильтры, на экране появляется муар. Если ферритовое устройство отсутствует на USB-кабелях, тогда подключение модема для интернет-соединения будет проблематичным.

Отсутствие цилиндров на интерфейсном проводе становится причиной некорректного соединения компьютера с фотокамерой или фотоаппаратом, плейером и внешним накопителем. Устройства, которые подсоединяются к электросети (220В) с использованием фильтров, менее восприимчивы к помехам. К таким устройствам относятся принтеры, внешние жесткие диски и МФУ.

Конструкция фильтра

Чаще всего электронщики и радиолюбители применяют фильтры в форме цилиндров или прямоугольников. Они выпускаются с защелками, которые позволяют снимать их с кабеля, или цельнолитыми. Применяются они для повышения фильтрации высокочастотных помех на соединительных шнурах. В месте установления цилиндра в шнуре увеличивается индуктивность в сотни раз.

Цилиндрический

Цилиндрик – это ферритовое устройство удлиненной формы, которое при изготовлении устанавливается производителем на силовые и соединительные кабели. Они снижают помехи излучения шнура на приборах, издающих шум. Кабель выступает в роли антенны и создает вокруг себя излучение в сотни МГц. Цилиндрики устанавливают с одной стороны провода от источника излучения или с 2 сторон. Установка цилиндров на провода – это не панацея от высокочастотных помех. Идеальное решение – это встроенные фильтры в электронном устройстве.

Если все же у вас провод без необходимого подавления высокочастотного магнитного излучения, тогда съемный цилиндр с никель-цинковым типом феррита необходим.

В форме кольца

Импеданс катушки, который образуют витки кабеля, пропущенного сквозь кольцо из феррита, мал для сигналов на низкочастотных линиях и велик для высокочастотных импульсов. Частотный диапазон зависит от количества витков, размеров и материала, из которого изготовлено кольцо. Помехи, которые идут по проводу через кольцо, затухают. Показатель затухания – 10–15 дБ. Для удобства монтажа приспособления изготавливают из 2 полуколец в пластиковом корпусе со встроенной защелкой. Такая конструкция позволяет установить кольцо на провод за пару минут.

В электронике кольца можно применять:

• в цепях связи и питания;
• в проводах передачи логических сигналов.

Для повышения импеданса нужно сделать несколько витков провода вокруг устройства.

Импеданс возрастает в квадрате – 2 витка – в 4 раза, 3 витка – в 9 раз, а 4 витка – в 16 раз.

Необходимо кабель наматывать так, чтобы кольцо нормально защелкнулось и не продавило его стенки. Нужно заранее рассчитывать витки и приобретать приспособление с необходимым размером внутреннего диаметра.

Преимущества и недостатки

Феррит состоит из соединения оксидов металлов. В соединения входят – железо, никель, цинк и другие оксиды металлов, которые обладают низкой электрической проводимостью, а также магнитными свойствами. У ферритов нет конкурентов среди материалов с магнитными показателями, которые поглощают высокочастотные помехи.

Ферритовое устройство на однофазном шнуре:

• возвращает часть волны обратно в проводку;
• поглощает волны, рассеивая их в феррите.

На многожильном кабеле в процессе фильтрации проходит противофазный импульс (полезный информационный импульс) и отражаются помехи. Устанавливают приспособления на кабели питания, видео, аудио, USB.

Чтобы избежать некорректной передачи данных, нужно использовать высокочастотные ферроматериалы и не устанавливать поглощающий волны тип устройства.

Пошаговое применение

Съемный цилиндр необходимо раскрыть и установить в него шнур, который нужно защитить от помех электромагнитного излучения. Приспособление из феррита устанавливается на 3 см выше наконечника провода.

Устройство закрыть и пластиковые замки на корпусе защелкнутся. Для большей надежности можно установить второй фильтр на другом конце соединительного шнура.

Если шнур вставляется в центр кольца – это одновитковая катушка, а если несколько витков вокруг кольца – это тороидальная обмотка. Данная методика эффективнее одновитковой катушки.

Чтобы подобрать ферритовое устройство, необходимо знать состав ферроматериала и его показатели, габариты данного устройства и параметры высокочастотного излучения прибора.

Ферритовый фильтр — для чего он нужен

В нашем быту появилось огромное множество средств вычислительной техники, которая работает на токах высокой частоты. Ведь чем выше частота, тем выше скорость обработки информации.

Однако, высокочастотные токи накладывают ряд технических ограничений на соединительные кабели для передачи таких сигналов. В первую очередь это связано с побочными электромагнитными излучениями и наводками (ПЭМИН).

Особо заметно сказываются помехи на длинных проводах – ведь сигнал имеет свойство затухать, а сам кабель выступает как антенна и потому внутри него могут зарождаться паразитные токи. А это губительно сказывается на качестве проходящих через кабель сигналов.

Простейший способ борьбы с ПЭМИН – увеличить индуктивность.

Индуктивность – это показатель соотношения величины силы тока, проходящего через контур, и создаваемого им магнитного потока. Если речь идет о прямолинейных проводах, то под индуктивностью подразумевается величина, характеризующая энергию магнитного поля (здесь ток считается постоянной величиной).

Индуктивность можно увеличить применением специального ферритового кольца. Как выглядят на кабелях ферритовые фильтры, можно посмотреть на фото ниже.

Ферритовые кольца – это компоненты электрической цепи, которые используются как пассивные элементы для фильтрации высокочастотных помех за счет повышения индуктивности проводника и поглощения помех, превышающих заданный порог.

Такие свойства ферритовому фильтру придает материал, из которого он изготовлен – феррит.

Феррит – это общее название соединений на основе оксида железа и оксидов других металлов. Ферриты совмещают в себе свойства ферромагнетиков и полупроводников (иногда диэлектриков) и потому используются в качестве сердечников катушек, постоянных магнитов, выступают в качестве поглотителей электромагнитных волн высоких частот и т.д.

Ферритовые кабельные фильтры с защелкой — принцип работы

Работа ферритового фильтра напрямую зависит от характеристик материала, из которого он изготовлен. За счет специальных добавок оксидов различных металлов меняются свойства феррита.

Принципиально различают несколько способов применения ферритовых колец:

1. На одножильных (однофазных) проводах он может, наоборот, поглощать излучение в определенном диапазоне, преобразуя наводки в тепловую энергию. Таким образом негативные частоты могут поглощаться (отсекаться) ферритовым кольцом.
2. На одножильных проводах, где он работает как своеобразный усилитель, так как возвращает часть высокочастотного магнитного поля обратно в кабель, что приводит к усилению сигнала в заданном диапазоне.
3. На многожильных проводах феррит работает как синфазный трансформатор, который пропускает несимметричные сигналы в кабеле (импульсы тока, например, в кабелях передачи данных или в цепях питания постоянным током) и гасит симметричные сигналы (которые потенциально могут вызываться в таких кабелях только электромагнитными наводками).

Где использовать и как выбрать ферритовый фильтр

Если говорить о практике применения, то на кабелях питания ферритовые кольца применяются для уменьшения помех, которые могут создать сами кабели, а на сигнальных (передающих данные) ферриты гасят возможные внешние помехи и наводки.

Ферритовые кабельные фильтры могут быть встроенными (кабель продается уже с ферритовым кольцом) или отдельными (чаще всего это защелкивающиеся вокруг провода модели), которые не требуют каких-либо доработок самого кабеля.

Провод может вставляться в центр ферритового фильтра (получается одновитковая катушка), а может образовывать вокруг кольца несколько витков (тороидальная обмотка). Последний способ значительно увеличивает эффективность работы фильтра.

Чтобы подобрать ферритовое кольцо под заданные требования, нужно знать характеристики материала, из которого оно изготовлено и габариты изделия.

Для примера ниже в таблице обозначены основные характеристики ферритовых фильтров, предлагаемых на рынке.