新一代ECMF新系列保護芯片簡(jiǎn)介

傳統的EMI低通濾波器，如RC濾波器或LC濾波器，將很快達到濾波器的極限值，因此為適應這些新的應用發(fā)展趨勢，我們必須開(kāi)發(fā)新一代保護芯片。ECMF新系列保護芯片是以高性能濾波器享譽(yù)業(yè)界的意法半導體為滿(mǎn)足最新的超高速差分信號濾波和ESD保護要求而專(zhuān)門(mén)設計的新一代保護產(chǎn)品。

　　全新的共模濾波器

　　過(guò)去，ESD保護或EMI濾波功能以使用RC或LC解決方案為主，例如 LTTC或硅芯片。但是，數據速率更高的總線(xiàn)的問(wèn)世，以及差分信號傳輸替代并行總線(xiàn)的發(fā)展趨勢，自然迫使設計人員提高整個(gè)系統的EMC抗干擾性，尋求新的解決方案。毋庸置疑，考慮到LC或RC濾波器是由電感或電阻與接地電容器組成，特別是內在電容效應本身將會(huì )影響信號的完整性，這兩類(lèi)濾波器將無(wú)法適應數據總線(xiàn)不斷提高速率的趨勢。因此，只要抑制電容即可避免濾波器出現電容效應;但是這種方法意味喪失濾波器芯片的濾波屬性。當數據速率提高到每秒幾百兆位以上時(shí)，這種方法是一個(gè)進(jìn)退維谷的問(wèn)題。

　　CMF濾波器又稱(chēng)共模濾波器，是解決這個(gè)進(jìn)退兩難問(wèn)題的好辦法，不僅支持受最高的數據速率，還是差分信號傳輸技術(shù)如USB、HDMI和MIPI的最佳保護方案。

　　保護USB2.0接口的共模濾波器

　　高速USB 2.0接口利用差分信號方法在兩條數據線(xiàn)上傳輸數據，最高傳輸速率達到480 Mbps。差分信號是指信號不以地線(xiàn)為基準電壓，而是一個(gè)信號以另一個(gè)信號為基準電壓。差分信號在兩條線(xiàn)上傳輸，每條線(xiàn)上的信號相位差180度，這意味著(zhù)必須使用一個(gè)恰當的濾波拓撲，才能正確地濾除無(wú)用頻率，同時(shí)不會(huì )破壞目標差分信號的完整性。

　　新款CMF濾波器讓目標差分信號通過(guò)濾波器，但不會(huì )破壞差分信號的完整性，同時(shí)還能濾除共模信號。共模濾波器的電感特性為差分信號產(chǎn)生最大7 GHz的寬頻帶，同時(shí)為共模信號產(chǎn)生小于100 MHz的窄頻帶。

　　一個(gè)理想的共模濾波器可有選擇地抑制共模信號，同時(shí)放行差分信號，而不會(huì )對差分信號有任何影響。

　　差分模式的電流方向相反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)的極性相反，磁場(chǎng)被相互抵消，在這種情況下，經(jīng)過(guò)CMF濾波器的信號沒(méi)有遇到任何阻抗，更談不上信號衰減問(wèn)題。

　　共模信號的電流向同一個(gè)方向流動(dòng)，在濾波器上產(chǎn)生一個(gè)同相磁場(chǎng)，兩個(gè)磁場(chǎng)相互疊加。結果，軛流圈對于共模信號是一個(gè)很大的阻抗，因此會(huì )降低共模信號的完整性。

　　SCC21標準描述了共模衰減的基本特性，如下圖所示:

　　USB 480 Mbps信號可產(chǎn)生240 MHz基頻。因為該信號本身是方波，我們不難估算出傳送信號所需的帶寬。利用傅利葉級數逼近算法，最后所需帶寬大約是基頻的三倍。因此，差分信號傳輸至少需要720 MHz的帶寬。從SCC21標準的共模濾波圖中不難看出，為了讓三次諧波通過(guò)濾波器，部分符合的要求的頻率被濾除。