USB数据线上的“疙瘩”

在不少键盘、鼠标或是游戏外设的数据线末端我们都能见到一小段金属圆环。虽然这算得上是习以为常的一个设计，但如果说到其具体作用的话很多人一下子还真回答不上来。反正笔者在这里先可以告诉大家，这货肯定不是简简单单的配重块或是装饰品，要不然我们就没有必要来讨论一番了。

其实这个金属块的名称应该叫做磁环或是磁珠，也能称做EMI滤波器、屏蔽磁环等，具体作用是用来信号屏蔽传输时的高频干扰，降低高频噪声，从而保证信号质量。

有的外设厂商在宣传时也会提到相关的内容，并且着重突出磁环的优势。

那么，事实上简简单单的磁环具体原理是什么？真的有那么神奇吗？

磁环的材料与形式

事实上磁环的材料非常简单，而且也比较常见，一般在外设线材上使用的磁环由铁氧体材料构成。铁氧体属于是一种陶瓷材料，主要成分是氧化铁，一般不导电，可以用来制作永久磁铁、变压器的铁芯以及磁环等。

在键盘、鼠标以及外设当中，几乎都是采用让导线从磁环当中直接穿过的形式进行安装。基本上没有外设使用多圈缠绕的方式，一般都会选择安装在USB接口附近。

磁环的原理与实际作用

铁氧体磁珠是一种电感器，可以形成被动低通滤波器，能衰减高频的干扰，既可以是设备本身流出的，也可以是外界进入的，而高频信号的能量会被铁氧体磁芯吸收转换为热量散发。

磁环用于键盘鼠标的USB数据线是为了屏蔽没有用的高频信号，因为USB数据线通常会离电脑机箱很近，如果线材没有屏蔽层，USB数据线就会像天线一样吸收周围环境或是机箱内硬件所产生的高频信号，从而影响到实际的传输。添加磁环就是一种较为经济的解决方式。

 它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制作用，一般使用铁氧体材料（Mn－Zn）制成。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性，一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。大家都知道，信号频率越高，越容易辐射出去（要买优质的电脑机箱也是要减小电磁泄漏），而一般的信号线都是没有屏蔽层的，那么这些信号线就成了很好的天线，接收周围环境中各种杂乱的高频信号，而这些信号叠加在本来传输的信号上，甚至会改变原来传输的有用信号。那么在磁环作用下，使正常有用的信号很好的通过，又能很好的抑制高频干扰信号的通过，而且成本低廉。所以大家在显示器信号线，USB连接线，甚至高档键盘、鼠标上看的塑料疙瘩型的一体式磁环就不足为奇了。

将整束电缆穿过一个铁氧体磁环就构成了一个共模扼流圈，根据需要，也可以将电缆在磁环上面绕几匝。匝数越多，对频率较低的干扰抑制效果越好，而对频率较高的噪声抑制作用较弱。在实际工程中，要根据干扰电流的频率特点来调整磁环的匝数。通常当干扰信号的频带较宽时，可在电缆上套两个磁环，每个磁环绕不同的匝数，这样可以同时抑制高频干扰和低频干扰。从共模扼流圈作用的机理上看，其阻抗越大，对干扰抑制效果越明显。而共模扼流圈的阻抗来自共模电感Lcm=jwLcm，从公式中不难看出，对于一定频率的噪声，磁环的电感越大越好。但实际情况并非如此，因为实际的磁环上还有寄生电容，它的存在方式是与电感并联。当遇到高频干扰信号时，电容的容抗较小，将磁环的电感短路，从而使共模扼流圈失去作用。