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可攜式產(chǎn)品電磁干擾濾波解決方案

2017-11-08 | rar | 0.4 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

電子產(chǎn)品越來(lái)越輕薄短小,電子零件的集積度也就越來(lái)越高,而電源、接地噪聲(Noise)與訊號(hào)(Signal)及其彼此間的耦合(Coupling)現(xiàn) 象,也變成了電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí),主要而必須克服的關(guān)鍵因素。
  而這些無(wú)論是來(lái)自于系統(tǒng)外部,或是來(lái)自于系統(tǒng)本身的噪聲或訊號(hào),對(duì)訊號(hào)間的輻射 (Radiation)或傳導(dǎo)(Conduction)干擾問(wèn)題,若在30MHz到1GHz的頻率范圍,就是所謂的電磁干擾(EMI, Electromagnetic Interference)問(wèn)題;當(dāng)影響到了更高頻的無(wú)線傳播頻率區(qū)段(RF, Radio Frequency)時(shí),則又稱(chēng)為無(wú)線頻段干擾(RFI, Radio Frequency Interference)的問(wèn)題。而在可攜式產(chǎn)品中,RFI的問(wèn)題更嚴(yán)重影響到了產(chǎn)品的通訊質(zhì)量。
  要解決這些煩人的電磁干擾問(wèn)題,首先從大的方向來(lái)分類(lèi),可分為訊號(hào)完整性(SI, Signal Integrity)的問(wèn)題,以及電源完整性(PI, Power Integrity)的問(wèn)題。在實(shí)務(wù)的量測(cè)解析上,會(huì)使用到近場(chǎng)(Near Field)量測(cè)的除錯(cuò)模式(Debug Mode),及遠(yuǎn)場(chǎng)(Far Field)量測(cè)的驗(yàn)證模式。如果對(duì)于產(chǎn)品的組件特性及邊界條件掌握度夠高,也可以用仿真軟件(如ANSYS、Keysight、CST.。.等公司所提 供的電磁模擬工具)來(lái)做模擬驗(yàn)證與預(yù)測(cè)。若要對(duì)產(chǎn)品中各組件在各種運(yùn)作下的特性進(jìn)一步了解,還會(huì)使用時(shí)頻(Time-Frequency)的數(shù)值分析方法 (如FFT, HHT, enhance-Morlet Transfer.。.等)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)務(wù)上,要解決這些問(wèn)題的手法,不外乎必需使用到濾波(Filter)、移頻(Moving Resonant Frequency)、展頻(SSC, Spread Spectrum Clock)。..等手法。
  展頻的手法,在現(xiàn)今的科技多已做入了集成電路IC, Integrated Circuit)中,大多與頻率相關(guān)的集成電路都會(huì)有展頻的設(shè)計(jì),主要用在解決訊號(hào)在線的主頻能量太強(qiáng)之問(wèn)題。移頻則是一種較籠統(tǒng)的解決方案之說(shuō)法,主要 目的是把有問(wèn)題的頻率極點(diǎn)位置,移開(kāi)出目前所在意的頻段范圍。但是如何找到問(wèn)題率頻點(diǎn),大多只能仰賴(lài)仿真工具來(lái)找出頻率響應(yīng)(Resonant)點(diǎn),才能 再想對(duì)策(如加濾波組件或改變線寬、線長(zhǎng)或方向)來(lái)重新布局。但是,由前面所提及的解析注意要項(xiàng)中可知,如果對(duì)組件特性及邊界條件不夠完整的情形下,非常 容易變成了GIGO(Garbage In Garbage Out)的結(jié)果。而使用濾波器則是最為直觀且直接的解決手法,當(dāng)然其中也蘊(yùn)含有移頻的意味存在,然而各種濾波器卻有各自的使用方法及限制。
  在解決EMI/RFI問(wèn)題時(shí),最常使用到的濾波器如圖一所示,都是屬于低通濾波裝置。其中π型濾波器(π-Model Filter)是最有效率而簡(jiǎn)單的濾波裝置,一般常用的整合性產(chǎn)品又分為CLC及CRC兩種類(lèi)型,如圖二所示。
  可攜式產(chǎn)品電磁干擾濾波解決方案
  可攜式產(chǎn)品電磁干擾濾波解決方案
  CLC濾波裝置可以選擇對(duì)主頻率衰減影響最 小為考慮,其最主要是用在當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部的訊號(hào)在做傳遞時(shí),當(dāng)只需要對(duì)其高頻的倍頻諧波(Homonic)做濾波處理時(shí),能使主頻能量盡量保持原大小,而將高 頻訊號(hào)濾除。而CRC類(lèi)型的濾波器,則主要會(huì)使用在系統(tǒng)的接口端,可以具有能選擇較佳阻抗匹配(Impedance Match)的特性,有效降低因?yàn)樽杩共黄ヅ渌斐傻亩胃蓴_問(wèn)題。
  無(wú)論那種濾波裝置,要考慮濾掉的頻率能量是多或是少,還必需考慮訊號(hào)的傾斜 (Skew)及抖動(dòng)(Jitter)問(wèn)題來(lái)做決定,因此不一定是把所有的高頻訊號(hào)濾掉越多才會(huì)越好,有許多時(shí)候適當(dāng)?shù)谋A?倍頻及5倍頻甚至7倍頻訊號(hào)能 量,會(huì)使得眼圖(Eye Diagram)更佳。然而,在差動(dòng)訊號(hào)(Differential Signal)的處理上,正端與負(fù)端的訊號(hào)必需相位差180度的完整訊號(hào)才能得到最佳的眼圖。而來(lái)自電源及地端的偶數(shù)倍頻諧波或是共模噪聲 (Common-Mode Noise)都會(huì)造成差動(dòng)訊號(hào)的失真,參考圖三中左側(cè)的訊號(hào)。
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