手機、相機、液晶顯示屏抗電磁干擾特性的實現

　　不過設計者知道，在濾波電容值與GSM/CDMA頻率上的衰減特性之間存在著無法解決的折衷問題。低電容結構會影響濾波器的高頻性能，且目前大多數低電容濾波器都不能在900MHz頻率上提供優于-25dB的衰減性能。圖2顯示了EMI濾波電容對GSM頻率衰減的影響。

　　圖4：新型低電容EMI濾波器S21參數測量

　　除對濾波性能有影響外，低電容濾波器還會影響ESD性能。考慮到較低的二極管電容可顯著減少ESD浪涌能力，故在良好衰減、ESD性能及低電容濾波器結構之間找到最佳折衷極具挑戰性。

　　性能改進后的低電容EMI濾波器

　　為滿足以低電容濾波器實現但同時保持高濾波性能這種矛盾的要求，意法半導體公司開發出在900MHz頻率上具有高頻衰減特性并采用超低電容結構的新一代EMI濾波器。

　　這些基于IPAD技術(集成有源、無源器件)的新型EMI濾波器，采用了帶集成ESD保護的標準PI濾波器結構。圖3表示一種帶串聯電阻及電容的基本濾波器單元配置。

　　這種新型低電容結構用來提供200MHz范圍內的截止頻率，可支持時鐘頻率超過40MHz的數據速率。盡管二極管電容已被極大地減少至8.5pF，但它能提供出色的濾波性能，即在大約900MHz的頻率范圍內衰減特性優于-35dB。

　　圖4顯示采用此濾波器基本單元架構的S21參數指標。圖中顯示在900MHz頻率上具有35dB的衰減特性，這是一種通過17pF線電容集成EMI濾波器來達到的空前性能。

　　圖5：分別通過高、低電容濾波器的40MHz數據傳輸測試結果比較

　　除濾波功能外，集成輸入齊納二極管還能抑制高達15kV的空中放電ESD沖擊，達到了IEC61000-4-2第4級工業標準所要求的性能水平。

　　高速數據兼容性

　　為了不擾亂視頻信號，新型低電容濾波器在設計時采用了經過優化的線電容值，以支持時鐘頻率高于40MHz的芯片組。 這種結構對數據信號上升、下降沿只有很小的影響，且器件輸入、輸出間幾乎沒有什么延時。 用最大2.8V、1ns的信號對輸入Rt(10-90%上升沿)及 Ft(10-90%下降沿)進行仿真，結果表明，由濾波器引起的延時(輸出與輸入信號之差)不超過1ns。可以肯定，即使對于高分辨率LCD或相機應用，也能完全保持數據的完整性。

　　圖5顯示了工作于40MHz頻率上的3V視頻信號分別通過高、低電容濾波器的傳輸情況比較。可以發現，高電容結構所引起的延時是低電容結構的5至6倍。在這種情況下，信號輸出電壓不能被正確地接收。

　　表1：截止頻率及時鐘信號兼容性對應濾波器解決方案

　　高集成解決方案

　　與分立設計相比，使用設計成帶層疊凸點的倒裝芯片封裝型集成EMI濾波器，可簡化PCB布局并節省高達80%的板面積。 結果表明，線集成率(PCB面積/線數)大約為0.6。這意味著這些新型濾波器可以每線占去0.6mm2的PCB面積來提供EMI功能及ESD保護。

　　建議該新型濾波器系列采用4、6及8條“PI”線配置來提供設計靈活性并滿足大多數高速數據線設計要求。其PCB面積占用分別為2.4mm2、3.7mm2及5.0mm2，故幾乎可完全采用傳統的SOT323塑料封裝。 意法半導體公司的新型低電容EMI濾波器支持4、6及8線配置，每一種配置均包含側接有齊納二極管的RC濾波網絡。100歐姆的串聯電阻與17pF的線電容值被用來達到在0.8MHz至2GHz范圍內最小30dB的衰減。器件的低電容意味著它們能被用于下一代時鐘頻率超過40MHz的LCD顯示器及相機傳感器。