如何选择共模噪声滤波器

电源研发精英圈 2023-12-08 20:01

在当前电子产品,绝大多数的高速信号都使用差分对结构。


差分结构有一个好处就是可以降低外界对信号的干扰,但是由于设计的原因,在传输结构上还会受到共模噪声的影响。



共模噪声滤波器就可以用于抑制不必要的共模噪声,而不会对信号造成不利影响。


共模滤波器的选型

共模滤波器的选型方法,原则上,有不衰减数字信号、衰减噪声两个步骤。

首先,为了使数字信号无失真地通过,选择差分模式插入损耗小的器件。如图所示,数字信号波形的整形至少需要3次~5次以上的谐波成分,因此,通常选择带有数字信号的奈奎斯特频率fo的3×fo或者5×fo以上的截止频率。

另外,在近年的快速传输方面,为了补偿高频成分的衰减,一般会在发送端和接收端进行加重和均衡处理。此时,通过规范的一致性测试。在实际使用上如果没有问题,也可以采用低于3×fo以下频率的器件。


差分模式特性阻抗的匹配

在差分模式传输中,差分模式的特性阻抗是另一个重要的参数。(以下特性的阻抗)通常根据阻抗的规格中规定的特性阻抗来进行传输线路设计。例如, USB2.0的特性阻抗为90Ω,HDMI的阻抗则规定为100Ω。假设在传输带宽内,共模噪声滤波器大幅度地偏离该特性阻抗时,则会发生差分信号的反射、损失,信号变差。

图中所示为带有相同截止频率3GHz的共模,但特性阻抗不同的2个滤波器的HDMI-1080p-Eye眼图测试比较结果。

与具备特性阻抗100Ω的产品相比,特性阻抗为80Ω的滤波器的信号眼图比较差。如此一来,还需要注意差分模式的特性阻抗匹配。评价该特性阻抗匹配的方法有TDR测试和S-parameter测试。

根据S-parameter进行测试分析,可获得共模滤波器的频率轴特性阻抗信息。


通过TDR测试,观察差分模式特性阻抗匹配性

下图为TDR测试的示例,能够看出连接器、共模滤波器、HDMI-IC及其各器件上的特性阻抗信息。可见松下的共模滤波器充分满足了HDMI传输线的特性阻抗100Ω+/-10Ω,在差分传输中具备非常好的阻抗一致性。


然后,是根据共模噪音衰减频率特性,选定与共模噪音消除目标频带相称的产品。



智能手机的接收灵敏度改善示例

下图给出使用了共模滤波器时的测试智能手机的蜂窝接收灵敏度的示例,在LCD的Mipi接口部配置共模滤波器,通过抑制来自软电线的放射以改善接收灵敏度


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