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高速差分信号共模电感应用常见问题

 

图1:贴片共模电感

在USB、HDMI、RJ45等高速差分信号使用共模电感抑制共模高频噪声,在使用的过程中出现封装选型不当出现离子迁移造成信号短路问题,共模电感阻抗曲线选型问题,共模电感直流电阻引起的阻抗匹配问题,共模电感寄生电感、分布电容对信号高频成分的影响。

01、共模电感失效问题

USB2.0信号使用0201封装的共模电感,在用户终端发现使用一段时间后USB差分信号不识别,深入分析为叠层共模电感内部线圈发生离子迁移,导致绝缘电阻下降,引发USB信号不识别问题。

图2:贴片共模电感切片图(离子迁移)

图3:贴片共模电感切片图(空洞问题)

02、共模电感对高速信号传输质量的影响分析

共模电感在不同频率下对应阻抗不同,我们希望共模电感在噪声抑制频点阻抗最大化,而在有用信号频点阻抗最小化,共模电感就可以达到最佳效果。共模电感阻抗串联在信号路径中则会影响信号阻抗大小,信号反射、信号时延、信号相位、信号边沿触发等指标。

图4:使用不同阻抗共模电感时差分信号阻抗测试图

03、共模电感对差分信号辐射发射的影响分析

共模电感阻抗频率特性曲线不同,在不同的噪声频点的插入损耗也不同,对共模噪声的抑制能力差异巨大,共模电阻的阻抗不是越大越好,要根据噪声频点选择合适的型号,兼顾信号质量与辐射发射测试结果。

图5:不同型号共模电感阻抗特性曲线简图

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