共模扼流圈實(shí)現(xiàn)高清多媒體共模噪音抑制

1 引言

　　隨著高清產(chǎn)品向著更高的分辨率發(fā)展，一種被稱為數(shù)字微分接口即所謂的高清多媒體接口(HDMI)被采用，其特點(diǎn)是可以使數(shù)字設(shè)備能夠傳輸高速視頻信號(hào)。HDMI對(duì)信號(hào)的衰減很小，同時(shí)對(duì)外部噪音的抵抗能力較強(qiáng)，其本身的噪音輻射也很低。其原因是由于信號(hào)線路采用了相互消磁的設(shè)計(jì)。雖然如此，輻射噪音產(chǎn)生的問題仍然時(shí)有發(fā)生，例如其內(nèi)部的集成電路(IC)和外圍的電路產(chǎn)生的共模噪音，或者由差分信號(hào)轉(zhuǎn)換來的噪音。

　　在以這類方式產(chǎn)生噪音的情況下，采用一個(gè)共模線圈來抑制噪音的方法是非常有效的，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/共模">共模線圈可以抑制共模噪音，但對(duì)差分信號(hào)的影響很小。然而應(yīng)該注意的是，由于信號(hào)的頻率不同，外圍電路和元器件不相同，共模扼流圈的選擇和貼裝也不相同。

　　借助三組信號(hào)線和一組時(shí)鐘線，HDMI可以同時(shí)傳輸視頻和音頻信號(hào)。圖1所示的是一個(gè)應(yīng)用于HDMI的轉(zhuǎn)換最小差分信號(hào)(TMDS)的網(wǎng)絡(luò)圖。其最大的數(shù)據(jù)傳輸率是10.2bps，其中一組的數(shù)據(jù)信號(hào)頻率達(dá)到1GHz甚至更高。最初，HDMI接口能夠傳輸?shù)囊曨l分辨率高達(dá)1080p或者8位真彩色。HDMI1.3版本的可以傳輸圖像分辨率為1080p或12位深彩色。

　　圖1 HDMI共模扼流圈的工作原理圖

　　2 抑制HDMI輻射噪音的策略

　　在研究這種方法的過程中，用一根3米長(zhǎng)線纜連接兩個(gè)HDMI設(shè)備，測(cè)試從1~5GHz的輻射噪音。表1列出了幾種不同型號(hào)共模扼流圈的規(guī)格及其參數(shù)，它們分別是同樣尺寸(1.25×1.0mm)的DLP11SN900HL2和DLP11SA900HL2，以及2.0×1.2mm尺寸的DLW21SN900HQ2。

　　表 1 幾種共模扼流圈的規(guī)格與參數(shù)

　　現(xiàn)在把共模扼流圈在信號(hào)線上和時(shí)鐘線上測(cè)試其噪音并因此確定受到的影響。在1080p或12位深色的最高信號(hào)頻率為1.11GHz上，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖2所示為共模轉(zhuǎn)換特性，特別是Scc21，在此消除的噪音但增加了與其成比例的Scc21的量值，以及差分模式傳輸特性和影響信號(hào)波形跌幅成比例的Sdd21。在此采用共模扼流圈進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　圖3所示為使用共模扼流圈后，HDMI輻射噪音的測(cè)量結(jié)果。從圖中可見，這種共模扼流圈圖可以抑制1GHz甚至更高頻率的噪音。實(shí)際上，它對(duì)高次諧波有很強(qiáng)的抑制效果。所有這些共模扼流圈應(yīng)用的效果來講，噪音在2.22GHz處衰減約為10db。圖中還顯示出由于使用了共模扼流圈，噪音在3.33GHz和4.44GHz時(shí)的衰減呈現(xiàn)多樣性。另外，從圖中可見，DLP11SN900HL2的噪音抑制效果比其它型號(hào)共模扼流圈差，這是因?yàn)镈LP11SN900HL2的Scc21值在3GHz及更高頻率處相對(duì)較低，如圖2所示。由圖2和圖3顯示結(jié)果可見，增加一個(gè)在30GHz及以上頻率處有10db以上衰減能力的共模扼流圈是必須的。

高清多媒體接口信號(hào)質(zhì)量#e#3 保持高清多媒體接口信號(hào)質(zhì)量

　　基于與HDMI1.3版本兼容的信號(hào)波形評(píng)估，就是采用一個(gè)視頻信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，同時(shí)用12位的深色信號(hào)作為輸出信號(hào)，評(píng)估在這種應(yīng)用上加一個(gè)共模扼流圈和一個(gè)普通的靜電保護(hù)元器件后的信號(hào)波形狀態(tài)。圖4所示為各部件安裝順序不同時(shí)的波形傳輸變化情況。在該評(píng)估中，我們采用了一個(gè)截止頻率為3.5GHz的共模線圈DLP11SN900HL2和一個(gè)1.0PF的電容器做ESD保護(hù)器件。

　　

　　圖5所示的是，當(dāng)一個(gè)截止頻率大概是1GHz的共模扼流圈被采用時(shí)，HDMI信號(hào)波形產(chǎn)生的情況。這時(shí)，信號(hào)波形失真嚴(yán)重，已經(jīng)不能滿足HDMI標(biāo)準(zhǔn)了。在研究了波形和共模扼流圈的截止頻率之后，可以發(fā)現(xiàn)，只有截止頻率為3.5GHz或更高的共模扼流圈，才能保證有足夠的周邊來傳輸12位的深色信號(hào)。但是，工程師們應(yīng)該注意到，因?yàn)殡S著壓敏電阻的量值和安裝位置的不同，都會(huì)影響到靜電屏蔽裝置的波形傳輸。