有效保護超高速接口免受EMI影響

HDMI和USB等超高速接口已成為快速傳輸大量數(shù)據(jù)的標準，但它們需要專用且有效的ESD和EMI保護。

在基于消費者和計算的產(chǎn)品中，超高速接口已成為需要在短時間內(nèi)傳輸或復制大量數(shù)據(jù)（例如高清視頻和音頻）的常態(tài)。所有超高速接口，如HDMI 2.0和USB 3.2，都使用差分數(shù)據(jù)信號，并以較低的信號電平運行。高達 20 Gbit/s 的高數(shù)據(jù)速度需要精心設計的 PCB 布局來保持信號完整性。這一挑戰(zhàn)需要適當?shù)淖杩蛊ヅ?，以避免不可接受的損耗和反射。

需要考慮各種電磁干擾 （EMI） 方面，尤其是當敏感的 Wi-Fi、蜂窩或 GPS 接收器靠近潛在輻射高速接口時。由于高速有線線路和流行的無線標準經(jīng)常干擾千兆赫茲范圍，因此不應忽視EMI問題，因為這些問題會顯著影響用戶體驗。

電磁干擾不是窒息問題！

為了保持超高速接口中的數(shù)據(jù)完整性，設計人員必須具備有效的EMI濾波功能。一個有用的器件是共模濾波器（CMF）或共模扼流圈（CMC），它由兩個耦合線圈組成。當電流在兩個線圈中沿同一方向流動時，濾波器具有高阻抗。相反，當電流以相反方向流動時，阻抗較低。

圖1 - 帶差分和共模輸入的共模扼流信號

當共模濾波器應用于差分數(shù)據(jù)線時，攜帶信息的數(shù)據(jù)的差分部分可以通過。同時，疊加共模信號內(nèi)容被阻擋（圖1）。共模噪聲可能由不完美的發(fā)射器、其他信號的耦合和非對稱信號線產(chǎn)生。如果信號對改變方向且信號線長度不相等，則在PCB布局中可以輕松創(chuàng)建（圖2）。

圖2 - 路由產(chǎn)生的共模噪聲

如果走線在很小的距離內(nèi)布線，則遠場中的差分信號將抵消磁場和電場。相比之下，共模信號會輻射到環(huán)境中，從而降低接收器模塊的靈敏度，尤其是在緊湊型設計中。例如，激活的USB 3.x接口可能會阻礙智能手機或計算設備正確接收Wi-Fi數(shù)據(jù)。

通過集成解決方案提高保護效率

保護USB和HDMI接口免受EMI的挑戰(zhàn)伴隨著保護它們（以及它們所連接的系統(tǒng)）免受潛在ESD沖擊的需求。USB Type-C 連接器中的供電能力和可逆插頭是 USB 接口的額外障礙。目前，大多數(shù)解決方案都采用單獨的器件來滿足每個需求，但Nexperia提供了一種將CMF+ESD保護結(jié)合在一個芯片中的替代集成方法，例如新的PCMF系列。

將CMF和ESD保護集成到單個器件中可降低整體PCB安裝空間要求。它還可以防止信號走線中出現(xiàn)額外的阻抗不匹配，這種不匹配在使用單獨的器件時可能發(fā)生。Nexperia的PCMF解決方案可提供最佳的魯棒性和低鉗位，同時濾除可能干擾2.4 GHz和5 GHz通道的EMI。

這些有效的二合一解決方案對于希望在設計過程的后期階段選擇是否需要EMI濾波器的設計人員很有幫助。我們的 PCMF 類型與多種 PESD 類型兼容，可實現(xiàn)僅 ESD 保護，因此僅 ESD 和 PCMF 解決方案可以在相同的 PCB 布局上實現(xiàn)。這樣，任何未使用的CMF封裝都不需要像傳統(tǒng)設計中那樣用電阻橋接，從而進一步簡化了整體設計和組裝。

審核編輯：郭婷