手机、相机、液晶显示屏抗电磁干扰特性的实现

　　不过设计者知道，在滤波电容值与GSM/CDMA频率上的衰减特性之间存在着无法解决的折衷问题。低电容结构会影响滤波器的高频性能，且目前大多数低电容滤波器都不能在900MHz频率上提供优于-25dB的衰减性能。图2显示了EMI滤波电容对GSM频率衰减的影响。

　　图4：新型低电容EMI滤波器S21参数测量

　　除对滤波性能有影响外，低电容滤波器还会影响ESD性能。考虑到较低的二极管电容可显著减少ESD浪涌能力，故在良好衰减、ESD性能及低电容滤波器结构之间找到最佳折衷极具挑战性。

　　性能改进后的低电容EMI滤波器

　　为满足以低电容滤波器实现但同时保持高滤波性能这种矛盾的要求，意法半导体公司开发出在900MHz频率上具有高频衰减特性并采用超低电容结构的新一代EMI滤波器。

　　这些基于IPAD技术(集成有源、无源器件)的新型EMI滤波器，采用了带集成ESD保护的标准PI滤波器结构。图3表示一种带串联电阻及电容的基本滤波器单元配置。

　　这种新型低电容结构用来提供200MHz范围内的截止频率，可支持时钟频率超过40MHz的数据速率。尽管二极管电容已被极大地减少至8.5pF，但它能提供出色的滤波性能，即在大约900MHz的频率范围内衰减特性优于-35dB。

　　图4显示采用此滤波器基本单元架构的S21参数指标。图中显示在900MHz频率上具有35dB的衰减特性，这是一种通过17pF线电容集成EMI滤波器来达到的空前性能。

　　图5：分别通过高、低电容滤波器的40MHz数据传输测试结果比较

　　除滤波功能外，集成输入齐纳二极管还能抑制高达15kV的空中放电ESD冲击，达到了IEC61000-4-2第4级工业标准所要求的性能水平。

　　高速数据兼容性

　　为了不扰乱视频信号，新型低电容滤波器在设计时采用了经过优化的线电容值，以支持时钟频率高于40MHz的芯片组。 这种结构对数据信号上升、下降沿只有很小的影响，且器件输入、输出间几乎没有什么延时。 用最大2.8V、1ns的信号对输入Rt(10-90%上升沿)及 Ft(10-90%下降沿)进行仿真，结果表明，由滤波器引起的延时(输出与输入信号之差)不超过1ns。可以肯定，即使对于高分辨率LCD或相机应用，也能完全保持数据的完整性。

　　图5显示了工作于40MHz频率上的3V视频信号分别通过高、低电容滤波器的传输情况比较。可以发现，高电容结构所引起的延时是低电容结构的5至6倍。在这种情况下，信号输出电压不能被正确地接收。

　　表1：截止频率及时钟信号兼容性对应滤波器解决方案

　　高集成解决方案

　　与分立设计相比，使用设计成带层叠凸点的倒装芯片封装型集成EMI滤波器，可简化PCB布局并节省高达80%的板面积。 结果表明，线集成率(PCB面积/线数)大约为0.6。这意味着这些新型滤波器可以每线占去0.6mm2的PCB面积来提供EMI功能及ESD保护。

　　建议该新型滤波器系列采用4、6及8条“PI”线配置来提供设计灵活性并满足大多数高速数据线设计要求。其PCB面积占用分别为2.4mm2、3.7mm2及5.0mm2，故几乎可完全采用传统的SOT323塑料封装。 意法半导体公司的新型低电容EMI滤波器支持4、6及8线配置，每一种配置均包含侧接有齐纳二极管的RC滤波网络。100欧姆的串联电阻与17pF的线电容值被用来达到在0.8MHz至2GHz范围内最小30dB的衰减。器件的低电容意味着它们能被用于下一代时钟频率超过40MHz的LCD显示器及相机传感器。