作者:一博科技高速先生成员 黄刚
首先,首先澄清下一篇文章需要解决的问题,主要有两个个问题。首先,共模电感本身起着什么作用?第二,为什么添加共模电感后的测试图不如不添加共模电感?这两个问题将通过本文的模拟验证来告诉您! 首先要解决第一个问题,共模电感到底起到了什么作用。让我们看看上周文章中的共模电感datasheet,从图中可以看出,共模电感显示的共模阻抗非常大,也就是说,如果共模信号想要通过该电感,它将受到严重抑制,但它对差模信号非常友好,差模阻抗不大,因此它仍然可以使差模信号顺利通过。
之后,高速先生找到了各种渠道,成功获得了共模电感模型(S因此,可以对此案例进行详细的仿真验证。 首先,我们应该首先验证客户测试的共模损伤fail在这种情况下,我们在这个模拟链路中添加了共模电感的参数。结果,模拟得到的共模损坏确实与测试的老相似!低频就是过不去。
当然,为了证明去除共模电感后可以满足测试要求,我们也直接在模拟中短路,然后进行模拟,嗯!事实上,共模损坏没有问题,客户也反馈说测试可以通过。
好吧,在解决了客户的无源测试问题后,让我们从时域看看添加这个电感器有什么用。从前面的分析中,我们已经知道共模电感主要是为了抑制差分线中产生的共模信号,所以我们模拟一对差分信号。如果由于各种原因产生共模信号,看看这种电感对共模信号有什么用!如下图所示,我们激励差异(给时钟信号,峰值为1V,速率与本案例的USB传输速率相同)输入我们提取的链路模型,看看通过它后的输出情况。
我们在这个差分信号中注入了一个共模噪声,范围为100mV对于高频噪声,让我们先看看当共模噪声通过有共模电感和无共模电感的链路到达接收端时。
嗯,从这个模拟结果可以看出,当一个高频共模噪声从差中产生并随差异线传输时,共模噪声会受到很大的抑制,并迅速降低。如果通过没有共模电感的链路,共模噪声可以肆无忌惮地过去。因此在这里就可以给共模电感的作用下个结论,它就是为了抑制住共模噪声而存在的器件,因为在接口器件中,共模噪声很容易随着接口传递进来,因此一旦在差分线中存在后,就会随着差分线的路径干扰到周围的信号或者向空气中辐射,形成串扰和EMI干扰严重影响信号和系统。加入共模电感后,噪声可以在很小的范围内抑制,然后噪声范围也可以衰减,从而提高系统的信噪比。 嗯,第一个问题已经解决了。现在让我们来看看第二个问题。为什么添加共模电感后的信号质量不如不添加共模电感?我们仍然用模拟来验证这个问题。同样,通过可以看到,虽然共模电感可以很好地抑制共模噪声,但它也会给有用的差模信号带来一定的损失,不可能如此完美。在完全抑制共模噪声的同时,100%保留差异信号。
因此,我们可以在时域看到,当相同的差分信号通过链路时,共模电感是否对差分信号的范围有不同的影响。事实上,如果没有共模电感,范围会更高,即信号质量会更好。
恩,这个仿真验证也和客户的反馈很一致,共模电感的确会稍微影响一点差分信号的质量。因此也建议大家在器件选型时,不仅要关注共模电感对共模信号的抑制效果,还要去看看该电感对差模信号的影响,因为毕竟最终系统需要的信号是差模信号,它能够很好的传输才能正常的工作。