信號線用貼片共模電感中,根據特性和尺寸需求,可選擇不同產品。下面來介紹下,如何從特性角度選擇合適的共模扼流線圈。
1.差動傳輸和共模額扼流線圈的使用方法
講解共模扼流線圈的特性之前,來首先介紹共模信號和差模信號的概念。
雖然這些概念在「噪聲對策的基礎 【第6講】 片狀共模扼流線圈」中已講解過,本次將以對使用2根信號線進行數據傳輸的差動傳輸為例,再次講解一下。
正如「為何高速傳輸是差分傳輸?」中介紹的一樣。差動傳輸是用于高速數據傳輸的一種方式。例如智能手機的攝像頭和顯示屏等所用的MIPI?、電腦的HDMI?和DisplayPort、USB等,都是差動傳輸方式。
差動傳輸的2根線中,彼此的相位(表示電壓波形和電流波形的偏差)是逆向信號進行傳輸的。
將這個信號稱為差模信號,通過差模信號進行數據傳輸。(差模有時候也稱為普通模式),相對于差模信號,還有一種稱為共模信號的信號,在2根線中同相進行信號傳輸。
對于信號線用貼片共模電感來說,共模信號是不需要的信號,也就是噪聲,由此稱其為共模噪聲。
差模信號中混雜著共模噪聲。收到差分信號時,差模信號互相加強,共模噪聲互相取消。像這樣的差動傳輸方式不易受到共模噪聲的影響。
在遠處觀察差動傳輸的放射信號,信號是相互重疊的。此時,差模信號互相抵消,共模噪聲互相加強。也就是說,在遠處易受共模噪聲影響。
在類似噪聲問題發生時,將共模扼流線圈串入差動傳輸線,能夠有效去除共模噪聲。
共模扼流線圈特性的見解
事實上由于共模扼流線圈,差模噪聲多少會降低。此外,差模信號和共模信號由于頻率不同,發生的縮減量也有所不同。用差模插入損耗Sdd21的頻率特性和共模插入信號Scc21來表示這樣的共模扼流線圈的特性。(Sdd21和Scc21是混合模式4端口S參數的一部分)
共模插入損耗Scc21的頻率特性。插入損耗越深表示損耗越大。差模信號頻率越高損耗越大。共模插入損耗Scc21是具有峰值的曲線,頻率不同,共模噪聲的除去效果也有所不同。
信號線用貼片共模電感的信號頻率由于各接口方式不同而不同,據此共模扼流線圈也會隨之發生變化。
可根據傳輸信號波形判斷共模扼流線圈是否適用。一般來說共模扼流線圈的截止頻率以差動傳輸規格信號頻率的3倍使用。所謂的截止頻率是差模插入損耗變成3dB時的頻率。
但是,即使在3倍以下,也以信號波形上不發生問題為多,這至多是一個參考。(因為在各接口上規定了穿孔圖等信號質量的標準,所以最終是對照這個標準,判斷合適與否)
一方面,問題噪聲和它的頻率根據終端不同而不同,據此合適的共模插入損耗的頻率特性也隨之發生改變。
例如,發生超過輻射規章標準規定的限定值噪聲時,在那個噪聲的頻帶內選擇共模插入損耗大的更有效。
此外,差動傳輸反射的共模噪聲有時會對自身的LTE和Wi-Fi等無線通信功能造成不良影響。可以認為因與無線通信發生同樣頻率的共模噪聲,天線接收了這個噪聲才造成的。將其稱為抑制接收靈敏度。此時,通過插入共模扼流線圈,可抑制共模噪聲的放射,改善接收靈敏度。
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