(Version mở rộng – dành cho dân embedded + EMC thực chiến)**

Khi làm mạch thật — đặc biệt là mạch có servo, radar, RS422, SPI dài, opto, DC-DC cách ly… — bạn bắt buộc phải hiểu một chút về số phức và điện kháng, vì thế giới nhiễu không hoạt động bằng điện trở thuần.

Bài này giúp bạn hiểu 95% điều quan trọng nhất, trong vòng 5 phút.

1) Điện áp – dòng – và pha

Trong mạch DC:

• Dòng và áp đồng pha → mọi thứ dễ hiểu.

Trong mạch AC / HF:

• Có khi dòng đi trước áp
• Có khi áp đi trước dòng

→ muốn diễn tả chuyện này thì phải dùng số phức.

Ta viết trở kháng:$$Z = R + jX$$

• R: phần tiêu hao (điện trở, tổn hao…)
• X: phần phản kháng (tụ hoặc cuộn cảm)
• j: đơn vị ảo (quay 90°)

Đừng sợ j — nó chỉ là dấu hiệu cho biết:

• Tụ “đẩy” dòng lên trước
• Cuộn cảm “kéo” dòng về sau

2) Tụ & Cuộn — bản chất là xoay pha

• Tụ cho dòng đi qua dễ khi tần số cao
• Cuộn cho dòng đi qua khó khi tần số cao

Tương ứng:$$Z_C = \frac{1}{j\omega C}$$$$Z_L = j\omega L$$

ω = 2πf → tần số càng lớn, X_L càng lớn, X_C càng nhỏ.

Đó là lý do HF “nhảy” qua tụ Y, nhưng DC thì không.

3) Ferrite bead — phần thú vị nhất của bài

Ferrite bead không phải dây điện có điện trở 100–600Ω.

Nó chỉ có:

• Một cục ferrite
• Một dây xuyên qua
• Điện trở DC ≈ zero (vài mΩ)

Vậy tại sao datasheet ghi 600 Ω @ 100 MHz?

Vì ferrite bead sở hữu một loại điện trở rất đặc biệt:

4) ⚡ R_loss(f) — Điện trở tương đương (R ảo) sinh ra do tổn hao từ tính

Bead thực chất là một cuộn cảm đặc biệt, nhưng khi tần số tăng:

• Các domain từ tính phải quay theo từ trường biến thiên
• Nhưng domain không kịp xoay → bị “quay gượng”
• Chuyển động vi mô này biến năng lượng điện từ thành nhiệt

Nhiệt này chính là tổn hao → mô hình mạch tương đương phải thêm R_loss(f).

Vậy bead được biểu diễn như:

     ┌── R_loss(f) ──┐
Line ┤                ├── Line
     └── jωL(f) ─────┘

🟢 L(f) giảm khi f tăng
🔴 R_loss(f) tăng mạnh khi f tăng

Kết quả:

• Ở DC → bead như một đoạn dây (0 Ω)
• Ở 10–100 MHz → bead gần như 1 điện trở lớn, ngốn sạch nhiễu HF
• Nhưng vẫn không gây sụt áp cho tín hiệu DC / low-frequency

👉 Bead là “con quỷ diệt HF”, không phải resistor thật.

5) R của bead có phải R thật không?

❌ Không.

R_loss(f) là:

• Không đo được bằng đồng hồ
• Không tồn tại ở DC
• Chỉ xuất hiện khi có HF
• Do tổn hao từ, không phải do kim loại

→ Vì vậy ta gọi nó là R tương đương, hoặc R ảo.

Cũng giống như ma sát trong cơ học — nó không phải một vật, nhưng ta luôn mô hình nó bằng lực cản.

6) Vì sao bead cực kỳ hữu dụng trong EMC?

Vì nó cho ta bộ lọc tự động theo tần số:

• DC → đi qua sạch, không bị sụt áp
• HF → bị tiêu diệt thành nhiệt
• Xung EMI → bị giảm biên độ
• ESD → một phần tiêu hao, phần còn lại đi tụ Y xuống đất
• Không phản hồi lại MCU → vì 700 MHz lực cản quá lớn

Bead làm việc đúng kiểu “một chiều năng lượng”: HF đi vào thì chết trong ferrite, không thoát ra lại.

7) So sánh bead với điện trở thật

8) Tóm tắt thực chiến cho dân embedded

Muốn mạch sạch HF:

• Dùng bead ở nguồn vào, đường tín hiệu nhạy, GND-island → GND chung
• Kết hợp tụ nhỏ 100 nF tạo LC absorber mini
• Mô hình nó như resistor HF, không phải cuộn cảm thuần
• Và nhớ: bead không phải chống sét, không phải chống DC-surge

9) Bản chất số phức vào EMC — chỉ cần biết:

$$Z(f) = R(f) + jX(f)$$

Trong đó:

• R(f) là “tổn hao”, gồm cả R thật và R ảo của ferrite
• X(f) là phần cảm hoặc phần tụ (quay pha)

Nếu hiểu được:

• HF ghét L
• LF ghét C
• HF chết trong ferrite

→ Bạn đã đủ trình độ xử lý EMC của 90% thiết bị công nghiệp.