Ферритовые бусинки

Компоненты
Ферритовые бусинки — не самая популярная штука, по крайней мере, в интернетовских схемах они встречаются довольно редко. А вот и зря: если посмотреть внутрь компьютера или какой-нибуть другой профессионально сделанной техники их можно заметить там в огромных количествах.

Выводная бусинка

Давайте разберемся — что это такое, какие у них есть характеристики, где использовать и чем они отличаются от простых катушек.


Что это такое?
Ферритовые бусинки, как не странно, это просто провод пропущенный через феррит. Они выпускаются в разных вариантах: бывают выводные, в виде бусинки (отсюда и название), а бывает SMD исполнение, больше напоминающее SMD конденсатор, только черного цвета.

Ферритовая бусинка

Для чего используются?
Бусинки обычно используются для подавления помех. Их стоит рассматривать как частотно зависимое сопротивление.

К примеру, на частоте 1 МГц сопротивление бусинки — 1 Ом, а на частоте 100 МГц — 50 Ом. Если такую бусинку поставить в делитель напряжения, в нижнем плече которого будет сопротивление в 50 Ом, то на 1МГц такой делитель выдаст 98% входной амплитуды, а на частоте 100 МГц — всего 50%.

Делитель с бусинкой

Если вместо резистора использовать конденсатор (что обычно и делают), то подавление будет еще большим. В прочем, часто нижнего плеча делителя вообще не ставят — его роль играют паразитные элементы схемы (входная емкость микросхем, емкость дорожек платы, итп).

Чем бусинки отличаются от катушек?
Бусинки, несмотря на то, что их часто так называют — это не катушки индуктивности.

Сопротивление доминирует  на высоких частотах

Дело в том, что бусинки изготавливаются из специальных ферритов с большими потерями на перемагничивание. Чем чаще феррит перемагничивается (больше частота), тем больше на нем теряется энергии. Эта энергия выделяется в виде тепла. Все что выделяет тепло является активным сопротивлением, а не катушкой индуктивности!

В даташитах часто приводят вот такие графики (по клику откроется даташит от Murata):

Сопротивление от частоты

X — это реактивная часть импеданса, R — активная, Z — полный импеданс.

Как видно, после 30МГц активное сопротивление преобладает над реактивным и это очень круто, активное сопротивление снижает добротность паразитных колебательных контуров и не дает им «зазвенеть». В итоге, бусинки очень эффективно вычищают всю ту высокочастотную грязь, которая появляется в схемах с быстрыми переключениями.

Какие у них бывают параметры?
Почему-то принято нормировать бусинки по импедансу на частоте 100 МГц. К примеру, можно найти 100 Ом бусинки. Это будет значить что на частоте 100 МГц их импеданс — 100 Ом. Это, правда, не несет никакой информации о всех остальных частотах. Поэтому лучше взглянуть в даташит.

Вот, к примеру, такую характеристику показывает в даташитах TDK:
Частотная характеристика ферритовых бусинок

Как видно, после 200 МГц у верхней бусинки паразитные элементы начинают доминировать, и импеданс сильно падает. Если мы хотим отфильтровать жужжание мобильных телефонов (900/1800 МГц), то такая бусинка практически бесполезна. Намного лучше будет работать вот эта:

Бусинка для GSM

Кроме того, через такую бусинку можно пропустить довольно высокочастотный (к примеру, 10 МГц) сигнал, что с прошлой сделать было невозможно.

У бусинок есть еще допустимый ток. Ну, тут все просто — нужно просто не превышать этот ток и все.

Как видно, бусинки нужно выбирать под конкретную задачу.

Типичные применения
Самое типичное применение — фильтр аналогового питания. Когда внутренние КМОП-каскады цифровых схем переключаются, они создают много шума, который без проблем распространяется по питанию. При этом, спектр этого шума может быть намного больше, чем тактовая частота цифровой части. Если рядом нужно разместить какой-то чувствительное аналоговое устройства, то бусинки спасают:

Аналоговое питание
Пример бусинки, которая сюда отлично подходит в среднестатистическом случае:


Другое типичное применение — подавление паразитного излучения длинных кабелей. Наверное всем было интересно — что делает вот эта блямба на кабеле:
Подавление излучения с помощью ферритовой бусинки
Так как бусинка надета на все провода сразу, она работает только для разницы «вытекающего» и возвращающегося обратно тока. Если «вытекает» больше тока чем возвращается (провод излучает), бусинка становится сопротивлением для этой разницы и не дает излучать в эфир того, чего там не ждут.

Видео с демонстрацией

22 комментария

avatar
а ещё применяя их, заодно и разыменовывать соединения вместо net_tie. ;)
всегда огорчала трудность их покупки, фиг где найдешь, ибо барыги ими не торгуют, мол не популярные…
avatar
Они далеко не всегда уместны в земле, поэтому net tie имеет право на существование.
avatar
всегда огорчала трудность их покупки, фиг где найдешь
100%
Я так и не нашел…
avatar
Не знаю, откуда вы, но у нас их полно
avatar
Не знаю, откуда вы

Из Киева :)
Мы с Вами как-то в 9В на радиорынке встречались.

но у нас их полно
Супер! Спасибо, буду знать!
Я спрашивал в раиомаге и 9В. Ну и просто по рынку искал.
Блямбы на кабель есть, а маленьких бусин не видел.

Кстати, не плохо было бы где-то список популярных радиомагазинов Украины составить.

Из того что знаю и где покупал я:
Радиомаг,
9В,
ИМРАД,
Космодром,
Ворон,
ferrite.com.ua
SEA Electronics
Еще вчера услышал о filur.net
avatar
Вообще, проблема в том, что кроме термина «ферритовые бусины» я и не знал как их искать.
Теперь знаю, так что большое спасибо за статью!
avatar
Скорее проблема в том, что в имраде они всегда были, но сами продавцы этого никогда не знали. На точке на радиорынке так уж точно.
Хотя это не только имрада касается) да что уж: и не только этого компонента ;)
avatar
Когда-то в середине 90-х начали появляться компакт-диски с документацией, и я спросил у продавца в каком формате документация. На что он мне ответил (цитирую дословно): «ты думаешь если бы я в этом хоть что-то понимал, я бы тут стоял продавал?»

Больше у продавцов ничего кроме «сколько стоит» или «почём будет NNN шт» и подобного не спрашиваю.
avatar
напрасно. тот же имрад, особенно в магазине, очень исправились. помогают что-то подобрать в замен и тд.
у них там стаж работников по >10лет, кое чему они уж точно должны были научиться.
avatar
У меня как бы стаж тоже не полгода, и многие простые замены знаю на память. А те, которых не знаю, сомневаюсь что продавцы смогут квалифицированно подсказать. Так что я уж как-нибудь сам разберусь, без советов продавцов.
avatar
Нашел видушник с демонстрацией и добавил к статье.
avatar
бывает SMD исполнение, больше напоминающее SMD конденсатор, только черного цвета.
— здесь задача для нас усложняется — еще это могут быть терморезисторы PTC, NTC
avatar
Товарищи, а кто-нибудь пробовал делать такие бусинки самостоятельно?
Например, купить ферритовую деталь, расколоть её на кусочки, просверлить дремелем дырку. Или даже не делать дырку, а просто обложить провод кусочками феррита и стянуть их изолентой.
Просто на большие токи бусинок нет, да и на маленькие бывает шиш где найдёшь.
Какую бы марку феррита для них взять, чтобы потери на перемагничивание были побольше?
avatar
Месье знает ток в извращениях :) На большие токи лучше и проще делать полноценный П-фильтр :)
avatar
:DDD
Сергей, а чем обычные конденсаторы хуже бусинок? Всё-таки нашёл их в чипе-дипе. Поставил — ничего они не фильтруют, шум ещё больше стал (похоже они колебательный контур с паразитными ёмкостями образовали и контур начал раскачиваться). А вот конденсаторы справляются с шумами отлично. Дело именно в габаритах?
avatar
Дело в частоте шума. Если шум низкочастотный, то конечно лучше использовать LC фильтры. Если ставить просто конденсатор, то роль индуктивности играют провода и сопротивления в остальной цепи.

Когда шум высокочастотный (100+ МГц), он легко пролазит через паразитные емкости индуктивнстей, а паразитные индуктивности конденсаторов не дают ему «высасываться». Бусинки решают эту проблему.
avatar
Вот тот кабель с «блямбой» называется пупинизированный кабель, а саму «блямбу» связисты называют «Пупиновсой муфтой». Правда, у настоящих связистов эти муфты бывают длиной около метра и по-сути является практически обычным дросселем, в то время как кольца на кабеле суть есть синфазный дроссель и принцип действия и назначение немного разные.
avatar
В статье показана схема, где соединяют бусинкой цифровое и аналоговое питание. В каком месте платы это лучше делать? Например, есть устройство: микроконтроллер, ОУ и батарейка. Так вот такую бусинку лучше ставить возле ОУ, возле МК или возле источника питания? И на каких тактовых частотах она эффективна? Если МК работает на частоте 16 МГц, то она нужна или хватит блокировочных конденсаторов?
avatar
В каком месте платы это лучше делать?
Чем ближе к аналоговой части, тем луче, чтобы не гонять аналоговое питание по всей плате.

Если МК работает на частоте 16 МГц, то она нужна или хватит блокировочных конденсаторов?
Бусинка не фильтрует собственную частоту контроллера, а работает с высокочастотными гармониками которые появляются из-за крутых фронтов сигналов. К примеру, сигнал с частотой 1кГц с фронтом 1нс будет иметь большие выбросы на частоте 1ГГц.

Таким образом, буинку нужно ставить независимот от частоты процессора. Дргуое дело, если разрядность АЦП небольшая, то и шум не создаст проблем — его просто не будет видно на фоне собственного шума АЦП, или видно его будет, но проблем он не создаст.

По правилам хорошего тона, бусинку, все-же, стоит ставить.
avatar
Спасибо за ответ!

Бусинка не фильтрует собственную частоту контроллера, а работает с высокочастотными гармониками которые появляются из-за крутых фронтов сигналов.
Я понимаю. Я мыслил так: если частота не высокая, то и фронты могут быть не очень крутые, соответственно и спектр шума будет уже. А если частота большая, то фронты будут крутыми, что бы сигнал «успевал» работать на такой частоте.

Эти мысли правильные или я ошибаюсь?
avatar
Фронты не зависят от частоты сигнала. Если их специально завалить, то да, мысли правильные. Но заваливать все фронты в схеме намного сложнее, чем поставить бусинку.
avatar
Добрый день!
Подскажите — схема находится в сильном магнитном поле частотой 868МГц либо 900МГц (порядка 1Вт передатчики)
Питание 5В стабилизированное. Как подобрать феррит и в какой части платы его лучше установить?
На плате стоит АрдуиноПроМикро и радиосигнал ее наглухо вешает. (сделал фильтрацию по питанию из конденсаторов и резисторов, но это не помогает)
Буду благодарен за любой совет.
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.