Дроссель для защиты от синфазных помех, генерируемых импульсным источником питания
Синфазный дроссель — важнейший компонент входного фильтра любого импульсного источника питания. Дело в том, что в процессе работы импульсного преобразователя любой топологии, при переключении полевых транзисторов возникают синфазные помехи, которые распространяются в проводниках и по дорожкам печатных плат.
Эти помехи представляют собой вредные импульсные токи высокочастотного диапазона, которые текут одновременно и по плюсовому и по минусовому проводам, причем в одном и том же направлении. Если эти помехи в конце концов попадут в сеть питания переменного тока, то они способны не только понизить качество функционирования приборов включенных в сеть по соседству, но даже вывести их из строя, особенно сигнальные цепи цифровых блоков.
По данной причине, сегодня все бытовые приборы, принципиально могущие стать источниками синфазных помех, оснащены синфазными дросселями. К таким прибором относятся: принтеры, сканеры, мониторы, плееры, периферия ПК, сами ПК и т. д.
В каждом устройстве, где имеется импульсный блок питания, на входе после конденсатора фильтра обязательно установлен двухобмоточный синфазный дроссель на кольцевом или П-образном сердечнике. По бокам от дросселя установлены конденсаторы для подавления дифференциальных помех (дифференциальные помехи — это отдельная тема), а также высоковольтные Y-конденсаторы.
С другой стороны, когда переменный ток из сети подается к потребителю, встречая на своем пути синфазный дроссель, он не испытывает абсолютно никакого сопротивления, ибо омическое сопротивление проводов пренебрежимо мало, а магнитные поля токов в двух проводниках направлены противоположно друг другу и равны по величине между собой.
Катушки абсолютно идентичны и намотаны идеально симметрично. Часто эти обмотки выполнены намоткой в два провода, что минимизирует индуктивность рассеивания между ними. Получается, что индуктивность синфазного дросселя для обычного импульсного тока, который в двух проводах имеет противоположное направление и одну и ту же величину, будет нулевой. Таким образом, синфазный дроссель мешает исключительно синфазным помехам, источником которых является блок питания, а не сеть переменного тока.
А если бы синфазного дросселя не было, то синфазная помеха беспрепятственно проникла бы и в сеть переменного тока, не помешали бы и конденсаторы между проводами на пути ее распространения.
Выпускаемые промышленностью выводные и SMD синфазные дроссели для плат импульсных источников питания отличаются рядом преимуществ. Они довольно компактны, не занимают много места на печатной плате, их активное сопротивление не превышает единиц мОм, а максимально допустимый ток питания через дроссель зависит по сути только от толщины провода и мощности устройства. Номинальный ток варьируется от 1мА до 10 А. Типовые величины индуктивностей — от 10 мкГн до 100 мГн.
Синфазные дроссели для высокоскоростных интерфейсов: рекомендации по выбору
Вступление
Высокоскоростные интерфейсы данных, такие как USB, HDBaseT, HDMI, DVI и DisplayPort, для обеспечения их надежного функционирования требуют тщательного рассмотрения проблемы электромагнитных помех (ЭМП) и гарантированного выполнения нормативов по электромагнитной совместимости (ЭМС). Из множества инструментов, доступных разработчику в комплексном решении этой проблемы — устранения собственных ЭМП и влияния внешних на линии передачи сигнала, вход/выход интерфейса и размещения составляющих его компонентов, — наиболее действенным, несомненно, является дроссель синфазного фильтра. При этом необходимо выбрать такой дроссель, который будет эффективно использоваться для самых разнообразных видов сигналов, в широком температурном диапазоне изменений и в условиях высокой спектральной плотности, характерной для высокоскоростных каналов передачи. Синфазные дроссели должны не только осуществлять подавление помех, но и поддерживать целостность передачи информации по высокоскоростным каналам связи. Как уже говорилось, они могут быть необходимы для выполнения требований стандартов FCC и международных стандартов соответствия с конкретными нормативными требованиями. Так, один из основных стандартов FCC CFR 47 применяется, как правило, к радиочастотным устройствам (Часть 15), а также устанавливает определенные регламенты функционирования промышленного, научного и медицинского оборудования (Часть 18). В дополнение к общепринятым стандартам могут быть и другие условия, обязательные для точно указанных приложений. Например, крупные автопроизводители поддерживают собственные требования к ЭМП и ЭМС для оборудования транспортных средств [8].
Проблема выбора синфазного дросселя
Выбор оптимального синфазного дросселя для конкретного приложения зависит от целого ряда факторов, которыми ни в коем случае нельзя пренебрегать. Первый шаг при выборе наиболее подходящего дросселя — определение именно тех вариантов его исполнений, которые не будут ослаблять и оказывать негативное влияние на передачу дифференциального (полезного) сигнала. Для этого необходимо учитывать скорости передачи данных в рамках используемого интерфейса, для справки они приведены в таблице.
Скорость передачи данных определяет протокол связи, следовательно, он определяет и нужную полосу пропускания для работы в дифференциальном режиме, то есть непосредственно в режиме передачи информации.
Рис. 1. График, показывающий затухания для дифференциального высокочастотного сигнала на примере синфазных дросселей серии 0805USBN компании Coilcraft
Очень важно, хотя и относительно просто, выбрать синфазный дроссель с подходящим ослаблением дифференциального сигнала для диапазона частот в соответствии с используемым интерфейсом. На рис. 1 показана амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), позволяющая определить частоту среза для дифференциального сигнала, вносимую синфазными дросселями серии 0805USBN компании Coilcraft. Если определять ее по стандартному уровню –3 дБ, то частота среза, а значит, и полоса пропускания для дифференциального сигнала расположена выше 1 ГГц и в зависимости от типа дросселя простирается вплоть до 6,5 ГГц. Таким образом, частотные искажения дифференциального высокочастотного сигнала могут быть минимизированы, и что немаловажно, с сохранением его гармонических составляющих — это делает синфазные дроссели компании Coilcraft серий 0805USBN и 0805USBF, типоразмера 0805 и серии 0603USB, типоразмера 0603 подходящими для типичных скоростей передачи данных USB3.1 Gen 1. Пример исполнения дросселей показан на рис. 2. Однако здесь есть проблема. Разработчику необходимо учитывать не только частотные, но и нагрузочные характеристики дросселя, то есть номинальный рабочий ток, а иногда и устойчивость изоляционного барьера, о чем мы будем говорить ниже.
Рис. 2. Синфазные дроссели серии 0805USBN компании Coilcraft
Если для используемой скорости передачи данных относительно требований к влиянию дросселя на дифференциальный сигнал все достаточно просто и предсказуемо, то для подавления синфазного сигнала не все так очевидно. Поэтому этой части проблемы необходимо уделить особое внимание. Глубина требуемой фильтрации здесь также зависит от скорости передачи данных, но ее сложнее прогнозировать из-за влияния всех возможных физических аспектов конкретного приложения, способных воздействовать на уровень нежелательных генерируемых ЭМП и ограничить устойчивость в рамках определения ЭМС. Оказать влияние на конечную конструкцию могут не только чисто схемные решения интерфейса в рамках его протокола, но и конструктивное решение, включающее такие моменты, как согласование входного/выходного импеданса, импеданс контактов самого разъема, ширина печатного проводника линии подключения и влияние экранирования.
Разумеется, когда возникает проблема, важно определить ее источник и принять правильное решение. Самый простой способ — подобрать дроссели, специально разработанные для конкретного приложения. То есть фильтрующие дроссели, созданные с учетом требований конкретных приложений, скажем, синфазные дроссели для USB. Наглядный пример от компании Coilcraft был представлен выше.
Однако поскольку проблемы ЭМП и ЭМС в реальной жизни не всегда вписываются в заранее подготовленные решения, ключом к их решению является доступ к данным по эффективности фильтрации. Выбор нужного синфазного дросселя может быть облегчен с помощью интерактивного инструмента CM Choke Finder (полное наименование инструмента Common Mode Choke Finder), предложенного компанией Coilcraft.
Инструмент доступен с домашней страницы компании ( www.coilcraft.com ) через меню Design Tools с переходом на CM Choke Finder. Активировать его можно и по прямой ссылке ( www.coilcraft.com/apps/finder/cmffinder.cfm ). При этом не требуется ни регистрация, ни подписка на рассылку новостей. После активации откроется окно, интересующая нас часть которого представлена на рис. 3.
Для начала следует указать требования к фильтрации для своего приложения, а именно нужный импеданс в омах (в этом случае ставите флажок на Impedance) или затухание на определенной частоте или частотном диапазоне в децибелах (ставите флажок на Attenuation). Если же вам необходим синфазный дроссель с конкретной индуктивностью, то ставите флажок на Inductance и задаете ее в микрогенри. Этот вариант используется в качестве альтернативы и сверки, когда значение индуктивности уже определено, но по некоторой причине потребовало корректировки.
Кроме данных параметров, надо указать рабочий ток (Current) в амперах и частоту среза для синфазного режима (Frequency to attenuate). Это может быть либо частота среза (ставите флажок перед окошком MHz) в мегагерцах, либо в полосе частот в мегагерцах «от и до» (to), при этом диапазон частот ограничен полосой частот 0,1–3000 МГц (максимум), что и указано ниже окошек установки диапазона.
Через Mounting можно также задать соответствующий вариант конструктивного исполнения SMT (для монтажа на поверхность) или Leaded (с выводами, для установки в отверстия). Или ограничить выбор дросселями, отвечающими требованиям к автомобильному оборудованию AEC-Q200. Здесь предусмотрены два критерия: Grade 1 (125°) и Grade 3 (85°) — имеется в виду рабочая температура +125 и +85 °C.
Допустим, нам необходим синфазный дроссель поверхностного монтажа, обеспечивающий беспроблемное в части ЭМП и требований по ЭМС функционирование интерфейса USB 2.0. Как известно, рабочий ток здесь ограничен 0,5 А, а частота среза может быть выбрана равной 1 МГц. Именно эти условия указаны на рис. 3.
Рис. 3. Окно задания параметров для выбора синфазного дросселя в симуляторе CM Choke Finder
После того как условия заданы, нажимаем на виртуальную кнопку поиска подходящих вариантов FIND (она справа), и открывается перечень соответствующих синфазных дросселей (рис. 4).
Рис. 4. Рекомендованные по заданным параметрам синфазные дроссели
Относительный недостаток инструмента Common mode Choke Finder — нельзя ограничить выбор дросселя, например, нужным типоразмером, поэтому список получается обширный и разбираться в нем приходится вручную: либо прокруткой, либо, на наше счастье, через «правка-поиск» на странице, с указанием, скажем, 0805 (если это, конечно, поддерживается вашим браузером). В данном случае нас ждет разочарование — синфазных дросселей такого типоразмера, отвечающих заданным требованиям, нет, но есть два дросселя типоразмера 1206.
В новой, открывшейся вкладке вы получаете весьма обширную информацию. Фотографии внешнего вида (причем в масштабе, близком к фактическому), гиперссылку через обозначение для заказа на спецификацию (колонка Part number); частоту среза для синфазного сигнала по уровню –3 дБ (CM attenuation 1 MHz dB min); затухание для дифференциального сигнала на частоте среза (DM attenuation 1 MHz dB max); индуктивность в микрогенри (Inductance min µH); сопротивление катушки по постоянному току в омах (DCR per line Ohms); рабочий ток в амперах (Rated current Arms); напряжение изоляции (Isolation voltage Vrms). И кроме того, конструктивные параметры — размеры в миллиметрах, рекомендуемую цену и соответствие требованиям для оборудования, используемого в автомобильной промышленности.
Первыми в таблице указаны дроссели с наибольшим импедансом/ослаблением синфазных сигналов на заданной вами частоте. Далее можно отсортировать результаты по другим критериям — по току, сопротивлению по постоянному току (DCR) или габаритам.
Одна из самых мощных функций этого инструмента — возможность сравнивать на одном и том же графике до шести разных дросселей, что делает выбор оптимального продукта намного проще, чем когда их частотные характеристики приводятся на разных графиках — каждый на своем. Кривые импеданса и затухания показаны для каждого дросселя в нужном диапазоне частот. Перемещая курсор по графику, вы можете видеть точную точку и считать данные на любой интересующей частоте через небольшое всплывающее окно. Активация этой функции осуществляется установкой флажков в колонке Graph Pick 6 max возле выбранных компонентов.
Итак, давайте сравним два подходящих нам дросселя типоразмера 1206, специально разработанных для USB-интер-фейса, — 1206USB‑113, 1206USB‑872 [5] и один LPD4012-103 [6]. Результат мы получим, активировав виртуальную кнопку Graph Pick 6 max. Первым мы увидим, что в таблице остались лишь выбранные нами дроссели и показан цвет линии, которым будут отображаться их частотные характеристики (рис. 5).
Рис. 5. Перечень выбранных для сравнения синфазных дросселей
Ниже будут представлены графики, первый по умолчанию — это АЧХ, а вернее зависимость затухания (Attenuation) относительно выбранной частоты (рис. 6), в данном случае относительно 1 МГц. Вторым — зависимость импеданса от частоты (рис. 7) и также относительно 1 МГц. Чтобы не использовать прокрутку, графики можно переключать, кликнув мышкой на Impedance (в опции View Impedance) или Attenuation (в опции View Attenuation), тип графика изменится. Кроме того, справа имеется указание, как изображаются графики для синфазного (Common mode) и дифференциального (Differential mode) режимов, и пример того, как пользоваться курсором.
Рис. 6. График зависимости затухания от частоты для выбранных типов синфазных дросселей
Из дополнительных опций доступны: корректировка начальных условий (виртуальная кнопка Revise Input), отправка результатов по электронной почте (e‑mail results), сохранение результатов в виде pdf-файла (пиктограмма) и помощь (виртуальная кнопка Help) в виде запроса в службу технической поддержки. Что касается сохранения результатов, если вы не сделали выбор и не вывели графики, то в pdf-файл сохранится только весь перечень предложенных дросселей, без начальных условий. Если выбор был сделан — сохранится таблица выбора и графики и вы получите ссылку на ваш проект. Начальные условия не сохраняются, что можно считать некоторым неудобством. Что касается пересылки результатов по почте, придет не pdf-файл с результатами, а ссылка на страницу с начальными условиями и полной таблицей рекомендованных дросселей, что тоже не слишком удачно. Хотя здесь нет регистрации и опции типа «Кабинет» или «Мой Coilcraft», результаты проектирования сохраняются и доступны вам по ссылке, полученной по электронной почте или сохраненной вместе с pdf-файлом. Если вы об этом не позаботились, то выбор придется повторять с нуля. И хотя он прост и не затратен по времени, делать одну и ту же работу дважды — несерьезно.
Рис. 7. График зависимости импеданса от частоты для выбранных типов синфазных дросселей
Несмотря на выявленные неудобства, Common Mode Choke Finder компании Coilcraft — это самый сложный, но и наиболее простой в использовании онлайн-инструмент, доступный в отрасли. Он будет весьма полезным и хорошим дополнением при разработке проектов, упрощая создание фильтров ЭМП и выполнение непростых требований в части ЭМС. С его помощью можно выбрать синфазный дроссель, наиболее эффективный для решения конкретных задач.
Конечно, если вам не жалко своего времени, вы можете осуществить выбор синфазного дросселя и обычным путем, просматривая веб-страницы и изучая массу специ-фикаций. Но время, как известно, деньги. А потому лучше не тратить его попусту, а использовать с максимальной пользой. Для этого компания Coilcraft сделала еще один весьма удачный шаг в упрощении выбора описанных в настоящей статье компонентов — она разместила их на одной удобной странице ( www.coilcraft.com/prod_em.cfm ), с которой также открывается инструмент CM Choke Finder.
В заключение хочу отметить, что проблемы ЭМП и ЭМС не решатся сами по себе, их нельзя оставлять «на потом» и надеяться на авось. Практически все изделия подлежат обязательной сертификации на соответствие этим требованиям, и чем раньше вы займетесь решением проблемы, тем быстрее ваше изделие окажется на рынке, опередив или потеснив конкурентов. Помните, что затраты на доработку изделия уже на начальной стадии производства, в результате его несоответствия нормам по ЭМП/ЭМС, могут оказаться просто катастрофическими [7].
Что такое и как работает синфазный дроссель
Особенностью синфазного дросселя (Common Mode Choke) является то, что он имеет две обмотки, намотанные в противоположных направлениях (рисунок).
Рисунок. Принцип работы синфазного дросселя
Благодаря наличию противофазных обмоток синфазные токи IS будут генерировать разностный магнитный поток в сердечнике, поскольку они текут в одном направлении. Таким образом, возникающий при этом импеданс эффективно гасит синфазные составляющие тока. Асинхронные, дифференциальные токи, проходя через дроссель, формируют возвращаемые токи IN, которые не производят разностный магнитный поток и, следовательно, не затухают в таком дросселе. Данный подход имеет существенное преимущество: сердечник дросселя не входит в насыщение даже при наличии очень больших дифференциальных токов, поэтому для подавления синфазных составляющих в синфазных дросселях могут быть использованы сердечники с высокой магнитной проницаемостью без риска их перегрева из-за прохождения дифференциальных составляющих тока [1].
Синфазные дроссели в высокоскоростных каналах связи
Дополняя такие широко распространенные шинные системы как MOST или IEEE 1394, последовательные каналы передачи данных все в большей мере используются в двухточечной высокоскоростной связи и информационно-развлекательных приложениях. В статье подробно рассматривается технология SerDes компании National Semiconductor.
Синфазные дроссели широко применяются в высокоскоростных последовательных каналах передачи данных, особенно в тех случаях, когда средой передачи является кабель, соединяющий две подсистемы. Эти устройства снижают электромагнитные помехи от кабеля, удовлетворяя в то же время обязательным требованиям. Поскольку синфазные дроссели находятся непосредственно в информационном канале, их электрические характеристики могут повлиять на параметры передаваемого по кабелю дифференциального сигнала. В статье рассматривается проектирование, электрические параметры и область применения стандартных синфазных дросселей. Эта информация может оказаться полезной для разработчиков при выборе компонентов для того или иного приложения.
FPD-Link II и III компании National Semiconductor — последовательные интерфейсы для автомобильных информационно-развлекательных подсистем. DS90UB901Q/DS90UB902Q и DS90UB925Q/DS90UB926Q — два чипсета параллельно-последовательного и последовательно-параллельного преобразования (SerDes) с последовательным интерфейсом FPD-Link III, который оснащен высокоскоростным прямым каналом и двунаправленным каналом управления для передачи данных по одной дифференциальной паре. Синфазные дроссели иногда применяются в экранированной витой паре, соединяющей подсистемы с параллельно-последовательным и последовательно-параллельным преобразователями. На рисунке 1 показан стандартный интерфейс FPD-Link III, реализованный с помощью преобразователей DS90UB901Q и DS90UB902Q.
Синфазные дроссели имеют разную форму. Например, этот элемент может быть выполнен в виде ферритового кольца, обжимающего кабель. Многие поставщики выпускают миниатюрные синфазные дроссели типоразмера 0805 или даже 0603 для монтажа на печатную плату. Синфазный дроссель состоит из двух идентичных обмоток, которые строго симметрично расположены на ферритовом сердечнике. На рисунке 2 показана конструкция стандартного синфазного дросселя размера 0805. Эквивалентная схема этого устройства представлена на рисунке 3.
Идеальный дифференциальный сигнал представляет собой пару сигналов с равными амплитудами, но разными фазами, повернутыми относительно друг друга на 180°. При прохождении дифференциального сигнала через синфазный дроссель каждая из его составляющих создает магнитный поток разной полярности. Эти потоки нейтрализуют друг друга, что делает дроссель прозрачным для прохождения дифференциального сигнала. На практике амплитуда сигнала немного уменьшается из-за искажений. Аналогично, синфазный сигнал образован двумя сигналами с равной амплитудой и одинаковой фазой. При его прохождении через синфазный дроссель магнитные потоки двух сигналов складываются в ферритовом сердечнике, импеданс дросселя увеличивается, что приводит к значительному подавлению синфазного сигнала. По сути, синфазный дроссель — это магнитный элемент, который подавляет синфазные сигналы за счет большого импеданса и, наоборот, характеризуется малыми вносимыми потерями при прохождении дифференциального сигнала. Как правило, поставщики определяют синфазные дроссели с помощью синфазного импеданса на опорной частоте. Дроссели с большим импедансом обеспечивают подавление синфазного сигнала на относительно малых частотах. В таблице 1 представлены характеристики синфазных дросселей серии DLW21 от Murata. Эти устройства используются в высокоскоростных последовательных каналах с интерфейсами HDMI или FPD-Link II и III.
Номер компонента
Номинальный ток, мА
Синфазный импеданс (тип.) при 100 МГц, Ом
Омическое сопротивление, Ом
Номинальное напряжение, VDC
Выдерживаемое напряжение, VDC
Сопротивление изоляции (мин.), МОм
Диапазон рабочих температур, °С
Наилучшим образом характеристики синфазного дросселя описываются с помощью амплитудно-частотных характеристик. На рисунке 4 показана частотная характеристика вносимых потерь для синфазного дросселя, которая определяет способность этого устройства ослаблять нежелательный синфазный сигнал в полосе подавления. В полосе пропускания эти сигналы не подавляются. На рисунках 5—6 показаны зависимости вносимых и обратных потерь дросселя от частоты для дифференциального сигнала. Вносимые потери определяют используемую полосу частот, а обратные потери показывают, сохраняется ли характеристическое сопротивление среды передачи.
При передаче дифференциального сигнала требуется обеспечить симметрию и между парой его составляющих, и среды передачи. При проектировании источника дифференциального сигнала необходимо предусмотреть соответствие сигналов по таким параметрам как амплитуда, время нарастания и спада, задержки на распространение и нагрузки. Однако из-за физических ограничений на практике всегда возникают некоторые несоответствия, которые приводят к различиям между сигналами или условиями их распространения. В результате этих различий возникают синфазные сигналы. При не очень эффективной экранирующей способности корпуса оборудования и кабеля некоторое количество электромагнитного излучения проникает во внешнюю среду. Благодаря тому, что дроссели подавляют синфазную составляющую, пропуская без изменений дифференциальный сигнал, они являются эффективным средством снижения электромагнитного излучения. Как видно из рисунка 7, синфазный дроссель (L1), установленный перед разъемом платы передатчика, используется для подавления нежелательных синфазных сигналов, прежде чем они поступят в жгут проводов.
Для обеспечения надежного функционирования электронных подсистем они тестируются на соответствие требованиям по электромагнитной совместимости (ЭМС). К некоторым наиболее часто используемым тестам на ЭМС относятся методы инжекции объемного тока (Bulk Current Injection, BCI) и внешних радиопомех (Radio Frequency Interference, RFI). В первом из них для испытания помехоустойчивости в жгут проводов вводится сигнал помех при помощи трансформатора тока. Во втором методе применяется антенна, которая передает сильный сигнал помехи, воздействующий на испытуемую подсистему. В зависимости от эффективности экранировки жгута проводов некоторое количество электромагнитных помех поступает на входы высокоскоростного дифференциального приемника как синфазный сигнал помехи. Если он велик, синфазный дроссель устанавливается возле входов приемника.
Для передачи дифференциальных сигналов по высокоскоростному кабелю требуется обеспечить высокую степень симметрии между двумя его проводами. Симметрия определяется соответствием между такими физическими параметрами проводов как их длина и диаметр, свойства материалов проводников и диэлектрическая стойкость их изоляции, а также характеристический импеданс каждого проводника. Строение кабеля в очень большой мере обусловливает взаимную связь между двумя проводниками, которая определяет характеристический импеданс кабеля. При варьировании этого параметра вдоль кабеля, что наблюдается в случае витой пары, электрические параметры также варьируют, приводя к тем или иным отклонениям от симметрии. При передаче дифференциального сигнала по хорошо сбалансированному кабелю амплитуды двух сигналов имеют равную величину и противоположные фазы. Любое различие между этими двумя сигналами приводит к тому, что небольшая часть дифференциального сигнала преобразуется в синфазный сигнал. На конце кабеля появляется искаженный дифференциальный сигнал, в котором амплитуды двух сигналов различны, а фазы нельзя считать строго противоположными. Синфазный дроссель, установленный в конце кабеля, уменьшает величину синфазного сигнала и повышает степень сбалансированности кабеля.
Синфазный дроссель является эффективным средством подавления электромагнитных помех, повышения помехоустойчивости и снижения дисбаланса кабеля. Идеальный дроссель не оказывает негативного влияния на характеристики дифференциального сигнала и подавляет синфазный сигнал. Однако на практике синфазные дроссели неидеальны, и их применение немного ухудшает качество дифференциального сигнала. Например, дроссели вносят помехи в этот сигнал, искажая его. Кроме того, дроссели не вполне эффективно отфильтровывают синфазный сигнал на низких частотах. Возникающая межсимвольная интерференция происходит из-за неравных групповых задержек между сигналами низкой и высокой частоты.
В зависимости от частоты следования пикселов DS90UB901Q преобразует параллельные видеоданные в последовательный поток битов со скоростью до 1,2 Гбит/с, тогда как скорость преобразования DS90UB925Q достигает 2,975 Гбит/с. Для расчета ослабления синфазного сигнала значение fCCmin следует установить равным частоте следования пикселов, которая является наименьшей частотой синфазного сигнала. При расчее ширины полосы дифференциального сигнала fDDmax задается значение, равное половине скорости последовательной передачи битов, что соответствует самой короткой длительности импульсов в последовательном потоке данных. Выбор дросселя для конкретного приложения зависит от двух основных условий — максимального подавления нежелательного синфазного сигнала и минимального ухудшения характеристики дифференциального сигнала. Для выполнения первого условия необходимо исходить из частоты синфазного сигнала и степени его ослабления. Вообще говоря, большее подавление синфазного сигнала на относительно невысоких частотах достигается за счет большего импеданса и, как правило, за счет меньшей полосы и больших вносимых потерь для дифференциального сигнала. Чтобы свести к минимуму ухудшение параметров дифференциального сигнала, синфазный дроссель должен обладать малыми вносимыми потерями на максимальной скорости функционирования приемника. Необходимо, чтобы обратные потери были высокими (менее –20 дБ) и не сказывались неблагоприятно на характеристическом импедансе кабеля. Преобразователь DLW21SN121HQ2 компании Murata поддерживает интерфейс DS90UB925Q/926Q FPD-Link III на скоростях 1,5–2,975 Гбит/с и обеспечивает подавление синфазных сигналов, начиная с 30 МГц (см. рис. 4–6). В свою очередь, преобразователь DXW21BN7511S компании Murata поддерживает интерфейс FPD-Link III на скоростях 0,5—1,0 Гбит/с и обеспечивает подавление синфазных сигналов, начиная с 30 МГц.
Чтобы свести к минимуму паразитную емкость контактных площадок и подложки дросселя относительно земли, применяются известные методы проектирования топологии микросхем. Минимизация паразитной емкости преследует цель максимально увеличить ширину полосы дифференциального сигнала при минимальных вносимых потерях. На рисунке 8 показан пример топологии печатной платы для синфазного дросселя типоразмера 0805. В земляном слое под дросселем предусмотрен вывод для уменьшения паразитной емкости.
Дисбаланс характеристик кабеля приводит к появлению нежелательных синфазных сигналов, в результате чего возникает неравенство амплитуд и сдвиг фаз в составляющей паре дифференциального сигнала. Синфазные сигналы являются источниками электромагнитного излучения и помех. Синфазные дроссели подавляют нежелательные синфазные сигналы и пропускают дифференциальные сигналы, почти не ухудшая их параметров, а также обеспечивают ЭМС и компенсацию дисбаланса параметров кабеля. Выбор дросселя для конкретного приложения основан на обеспечении требуемого уровня подавления синфазного сигнала и соответствующей ширины полосы для прохождения дифференциального сигнала.