解決手機(jī)EMI及ESD干擾的新型濾波器設(shè)計(jì)

目前對(duì)于許多流行的手機(jī)(尤其是翻蓋型手機(jī))而言，手機(jī)的彩色LCD、OLED顯示屏或相機(jī)模塊CMOS傳感器等部件，都是通過(guò)柔性電路或長(zhǎng)走線PCB與 基帶控制器相連的，這些連接線會(huì)受到由天線輻射出的寄生GSM/CDMA頻率的干擾。同時(shí)，由于高分辨率CMOS傳感器和TFT模塊的引入，數(shù)字信號(hào)要在 更高的頻率上工作，這些連接線會(huì)像天線一樣產(chǎn)生EMI干擾或可能造成ESD危險(xiǎn)事件。

上述這種EMI及ESD干擾均會(huì)破壞視頻信號(hào)的完整性，甚至損壞基帶控制器電路。受緊湊設(shè)計(jì)趨勢(shì)的推動(dòng)，考慮到電路板空間、手機(jī)工作頻率上的高濾波性能以 及保存信號(hào)完整性等設(shè)計(jì)約束，分立濾波器不能為解決方案提供任何空間節(jié)省，而且只能提供針對(duì)窄帶衰減的有限濾波性能，因此目前大多數(shù)設(shè)計(jì)者都使用集成的 EMI濾波器。

隨著手機(jī)及相機(jī)等便攜式設(shè)備中LCD顯示屏分辨率的提高，視頻信號(hào)的傳輸速率也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的濾波器方案已慢慢達(dá)到它們的技術(shù)極限。在配有高分辨率顯示 屏及嵌入式相機(jī)的手機(jī)中，信號(hào)是通過(guò)特定頻率(取決于分辨率)從基帶ASIC被傳送至LCD及內(nèi)嵌的相機(jī)上。視頻分辨率越高，數(shù)據(jù)工作的頻率亦越高。比 如，對(duì)于30至60萬(wàn)像素的相機(jī)模塊來(lái)說(shuō)，時(shí)鐘頻率大約介于6至12MHz之間。因此建議將濾波器(上下)截止頻率選擇在30至50MHz范圍內(nèi)。隨著分 辨率的提高到數(shù)百萬(wàn)像素，時(shí)鐘頻率已超過(guò)60MHz，這要求濾波器的截止頻率高達(dá)300MHz。

圖1：新型濾波器單元結(jié)構(gòu)(串聯(lián)電阻為100歐姆，線電容為20pF)

圖2：新型RC濾波器S21參數(shù)曲線

圖3：英聯(lián)電子LC濾波器單元結(jié)構(gòu)

面對(duì)手機(jī)行業(yè)的這些發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)的RC濾波器解決方案正在達(dá)到其極限。為滿足手機(jī)視頻信號(hào)的不斷增高以及更強(qiáng)的抗ESD浪涌能力需求，英聯(lián)電子開(kāi)發(fā)出基 于LC結(jié)構(gòu)的新一代EMI濾波器。這種集成的LC濾波器結(jié)構(gòu)可用來(lái)提供高達(dá)350MHz的截止頻率，可支持時(shí)鐘頻率超過(guò)60MHz的數(shù)據(jù)速率。同時(shí)它能提 供出色的濾波性能，在800MHz至2.5GHz的頻率范圍內(nèi)衰減特性優(yōu)于-25dB。圖4顯示了采用此濾波器基本單元架構(gòu)的S21參數(shù)指標(biāo)。除濾波功能 外，集成輸入TVS管還能抑制高達(dá)15kV的空氣放電ESD沖擊，達(dá)到了IEC61000-4-2第4級(jí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所要求的性能水平。

圖4：英聯(lián)電子LC濾波器的S21參數(shù)曲線

英聯(lián)電子的低電容EMI濾波器UM4411、UM6411、UM8411支持4、6及8線配置，每一種配置均包含側(cè)接有TVS管的PI型RC濾波網(wǎng)絡(luò)。器 件采用了0.4mm管腳間距的QFN封裝，可以為超薄手機(jī)的設(shè)計(jì)師們提供更為寬裕的設(shè)計(jì)空間。尤其在PCB的布板上，目前一些顯示屏I/O連接座的管腳間 距都是0.4mm，使用0.4mm管腳間距DFN封裝的EMI濾波器將有助于系統(tǒng)工程師布板。在器件的選擇上，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)通道的數(shù)量進(jìn)行合理選擇，圖5中 顯示了使用一個(gè)8通道的濾波器和兩個(gè)4通道濾波器在布板上的一些優(yōu)勢(shì);同時(shí)選用一個(gè)8通道濾波器也比兩個(gè)4通道濾波器的成本要低。

圖5：EMI濾波器管腳間距對(duì)布板的影響