超高速差分数据传输中的EMI低通滤波器设计
高速差分数据传输EMI低通滤波器
高速差分数据传输EMI低通滤波器过去，ESD 保护或EMI 滤波功能以使用RC 或LC 解决方案为主，例如LTTC 或硅芯片。
但是，数据速率更高的总线的问世，以及差分信号传输替代并行总线的发展趋势，自然迫使设计人员提高整个系统的EMC 抗干扰性，寻求新的解决方案。
毋庸置疑，考虑到LC 或RC 滤波器是由电感或电阻与接地电容器组成，特别是内在电容效应本身将会影响信号的完整性，这两类滤波器将无法适应数据总线不断提高速率的趋势。
因此，只要抑制电容即可避免滤波器出现电容效应；但是这种方法意味丧失滤波器芯片的滤波属性。
当数据速率提高到每秒几百兆位以上时，这种方法是一个进退维谷的问题。
CMF 滤波器又称共模滤波器，是解决这个进退两难问题的好办法，不仅支持受最高的数据速率，还是差分信号传输技术如USB、HDMI 和MIPI 的最佳保护方案。
保护USB2.0 接口的共模滤波器高速USB 2.0 接口利用差分信号方法在两条数据线上传输数据，最高传输速率达到480 Mbps。
差分信号是指信号不以地线为基准电压，而是一个信号以另一个信号为基准电压。
差分信号在两条线上传输，每条线上的信号相位差180 度，这意味着必须使用一个恰当的滤波拓扑，才能正确地滤除无用频率，同时不会破坏目标差分信号的完整性。
新款CMF 滤波器让目标差分信号通过滤波器，但不会破坏差分信号的完整性，同时还能滤除共模信号。
共模滤波器的电感特性为差分信号产生最大7 GHz 的宽频带，同时为共模信号产生小于100 MHz 的窄频带。
一个理想的共模滤波器可有选择地抑制共模信号，同时放行差分信号，而不会对差分信号有任何影响。
差分模式的电流方向相反，产生的磁场的极性相反，磁场被相互抵消，在这种情况下，经过CMF 滤波器的信号没有遇到任何阻抗，更谈不上信号衰减问题。
共模信号的电流向同一个方向流动，在滤波器上产生一个同相磁场，两个磁场相互叠加。
结。
电路设计：超宽带EMI滤波器的设计
电路设计：超宽带EMI滤波器的设计文章介绍超宽带EMI滤波器的设计思路，该滤波器的滤波频率可以达到40GHz甚至更高，在频率低端采用LC反射式滤波原理，在频率高端采用高性能吸波材料的吸收式滤波原理。
由于引入吸波材料，大于10GHz频段的滤波器仍然可以保证100dB 以上的插入损耗，克服了传统LC滤波器在频率高端由于电路分布参数的影响导致滤波性能下降甚至完全失效的弊端。
1．引言近十几年来，作为微波实验基础设施的屏蔽室，其应用的频率范围不断扩展，频率高端已由1GHz增加到18GHz，甚至40GHz，预计未来的趋势还会增加到60GHz，甚至100GHz。
为保证屏蔽室在整个适用频段范围的屏蔽效能，即不因电源线或信号线的引入而使干扰信号也被引入或引出屏蔽室，这就要求屏蔽室的电源滤波器和信号滤波器在同样的频段范围具有规定的插入损耗。
文中介绍的超宽带电磁干扰EMI滤波器在频率高端的处理方法是利用电介质或磁介质的电损耗或磁损耗将高频干扰信号转变成热量，从而实现滤波的效果。
我们在滤波器中填充的电磁介质对于低频电磁波的吸收作用较弱，不会造成有用信号的大幅度衰减。
2．超宽带EMI滤波器的设计思路超宽带EMI滤波器在频率低端采用LC反射式滤波原理，在频率高端采用高性能吸波材料的吸收式滤波原理。
滤波器设计过程中，先根据需求方提供的通带截止频率、阻带插入损耗和额定电流以及漏电流的规定对滤波器的低频端进行计算机建模，这样就可以得到所需电感和电容的数目以及相应的元件值，进而画出相应的电路图。
由于EMI滤波器只需满足要求的截止频率和插入损耗，没有特别的频率响应限制，因而低频端建模采用的是电路简单并且元器件较少的切比雪夫滤波响应，可减小滤波器的体积和重量。
低频端仅能解决100MHz以下的频段，100MHz以上的频段由于电路中导线的分布电感和电感线圈的分布电容等分布参数的影响导致LC滤波电路性能下降甚至完全失效。
高频端的处理方法是加工一段空心同轴线，在同轴线的内外导体之间填充磁损耗和电损耗很高的吸波材料，将高频干扰信号在传播路径中衰减掉。
EMI 滤 波 器 原 理 与 设 计 方 法 详 解
EMI 滤 波 器 原 理 与 设 计 方 法 详 解输入端差模电感的选择输入端差模电感的选择：：1. 差模choke 置于L 线或N 线上，同时与XCAP 共同作用F=1 / (2*π* L*C)2. 波器振荡频率要低于电源供给器的工作频率，一般要低于10kHz 。
3. L = N2AL （nH/N2）nH4. N = [L （nH ）/AL(nH/N2)]1/2匝5. AL = L （nH ）/ N2nH/N26. W =（NI ）2AL / 2000µJ输入端共模电感的选择输入端共模电感的选择：：共模电感为EMI 防制零件，主要影响Conduction 的中、低频段，设计时必须同时考虑EMI 特性及温升，以同样尺寸的Common Choke 而言，线圈数愈多(相对的线径愈细)，EMI 防制效果愈好，但温升可能较高。
传导干扰频率范围为0.15～30MHz ，电场辐射干扰频率范围为30～100MHz 。
开关电源所产生的干扰以共模干扰为主。
产生辐射干扰的主要元器件除了开关管和高频整流二极管还有脉冲变压器及滤波电感等。
注意：1. 避免电流过大而造成饱和。
2．Choke 温度系数要小，对高频阻抗要大。
3．感应电感要大，分布电容要小。
4．直流电阻要小。
B = L * I / (N * A) (B shall be less than 0.3)L = Choke inductance. I = Maximum current through choke. N = Number of turns on choke.A = Effective area of choke. (for drum core, can approximate with cross section area of center pole.)假设在50KHZ 有24DB 的衰减则，共模截止频率Fc = Fs*10Att/4 0 = 50*10-24/40=12.6KHZ 电感值L= (RL*0.707)/(∏*Fc) = (500.707)/(3.14*12.6) = 893uH使用磁芯和磁棒作滤波电感时应注意自身的阻抗，对于共模电感不能使用低阻抗的磁芯和磁棒，否则会造成炸机现象。
超宽带EMI滤波器的设计
超宽带EMI滤波器的设计文章介绍超宽带EMI滤波器的设计思路，该滤波器的滤波频率可以达到40GHz甚至更高，在频率低端采用LC反射式滤波原理，在频率高端采用高性能吸波材料的吸收式滤波原理。
由于引入吸波材料，大于10GHz频段的滤波器仍然可以保证 100dB以上的插入损耗，克服了传统LC滤波器在频率高端由于电路分布参数的影响导致滤波性能下降甚至完全失效的弊端。
1．引言近十几年来，作为微波实验基础设施的屏蔽室，其应用的频率范围不断扩展，频率高端已由1GHz增加到18GHz，甚至40GHz，预计未来的趋势还会增加到60GHz，甚至100GHz。
为保证屏蔽室在整个适用频段范围的屏蔽效能，即不因电源线或信号线的引入而使干扰信号也被引入或引出屏蔽室，这就要求屏蔽室的电源滤波器和信号滤波器在同样的频段范围具有规定的插入损耗。
文中介绍的超宽带电磁干扰EMI滤波器在频率高端的处理方法是利用电介质或磁介质的电损耗或磁损耗将高频干扰信号转变成热量，从而实现滤波的效果。
我们在滤波器中填充的电磁介质对于低频电磁波的吸收作用较弱，不会造成有用信号的大幅度衰减。
2．超宽带EMI滤波器的设计思路超宽带EMI滤波器在频率低端采用LC反射式滤波原理，在频率高端采用高性能吸波材料的吸收式滤波原理。
滤波器设计过程中，先根据需求方提供的通带截止频率、阻带插入损耗和额定电流以及漏电流的规定对滤波器的低频端进行计算机建模，这样就可以得到所需电感和电容的数目以及相应的元件值，进而画出相应的电路图。
由于EMI滤波器只需满足要求的截止频率和插入损耗，没有特别的频率响应限制，因而低频端建模采用的是电路简单并且元器件较少的切比雪夫滤波响应，可减小滤波器的体积和重量。
低频端仅能解决100MHz以下的频段，100MHz以上的频段由于电路中导线的分布电感和电感线圈的分布电容等分布参数的影响导致LC滤波电路性能下降甚至完全失效。
高频端的处理方法是加工一段空心同轴线，在同轴线的内外导体之间填充磁损耗和电损耗很高的吸波材料，将高频干扰信号在传播路径中衰减掉。
EMI滤波器的设计
EMI滤波器的设计滤波器技术的基本用途是选择信号和抑制干扰，滤波器是是压缩信号回路干扰频谱的一种方法，当干扰频谱的成分不同于有用信号的频谱时，就可以用滤波器将无用的干扰信号过滤，减小到一定程度，使传出系统的干扰不甚于超出给定的规范；使传入系统的干扰不甚于引起系统的误动作。
滤波器将有用信号和干扰频谱隔离得越充分，它对减少有用信号回路干扰的效果越好。
因此恰当的设计滤波器，对抑制传导干扰是极其重要的。
EMI滤波器的设计原则滤波器的设计既可以用电抗性组件实现，也可用吸收组件实现。
前者将不要的干扰信号反射回去，后者将不需要的信号吸收掉。
反射式滤波器通常由电感和电容这两种电抗组件组成，使在通带内提供低的串联阻抗和高的并联阻抗；而在阻带内提供高的串联阻抗和低的并联阻抗。
反射式滤波器就是利用LC建立起一个高的串联阻抗和低的并联阻抗，把干扰频率成分的能量反射回信号源，而达到抑制干扰的目的。
滤波器的有效性取决于滤波器连接的前后网络的阻抗，要达到有效的抑制EMI 信号的目的，必须根据滤波器两端连接的EMI信号的源阻抗和负载阻抗合理连接。
如图1所示，当滤波器的输入阻抗Z OUT与负载电阻Z L相等时，两者匹配，此时负载无反射。
当Z L≠Z OUT时，电路失配，则终端会产生反射，我们定义反射系数Γ=（Z OUT-Z L）/(Z OUT+Z L)(1)Z L图1：滤波器的工作原理当负载电抗时，反射系数是复数。
反射系数与衰减的关系是：A r =-10lg(1-∣T∣2 ) (2)工程应用中常用反射系数Γ来表示通带内的最大适配情况。
图2中的滤波器网络是电源EMI 滤波器，ΓI 表示源端对滤波网络的反射系数; ΓZ 表示负载端对滤波网络的反射系数，分三种情况讨论：① 对电源频率50HZ、60HZ 或400HZ 的交流信号而言，要求滤波网络无损耗传送。
即：ΓI =ΓZ =0； Z S =Z IN ; Z L =Z OUT ;② 为了滤除电网传来的EMI 信号，要求：Z S =Z IN ; ΓI =0 ；电网上的干扰传入滤波网络；Z L >>Z OUT ; ΓZ =1滤波网络全部吸收干扰（从负载全反射）。
EMI滤波器的设计原理d
EMI滤波器的设计原理1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用1.1 构造原理1.2 基本电路及其典型应用电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。
电磁干扰的屏蔽方法EMC问题常常是制约中国电子产品出口的一个原因，本文主要论述EMI的来源及一些非常具体的抑制方法。
电磁兼容性(EMC)是指“一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰(IEEE C63.12-1987)。
”对于无线收发设备来说，采用非连续频谱可部分实现EMC性能，但是很多有关的例子也表明EMC并不总是能够做到。
例如在笔记本电脑和测试设备之间、打印机和台式电脑之间以及蜂窝电话和医疗仪器之间等都具有高频干扰，我们把这种干扰称为电磁干扰(EMI)。
EMC问题来源所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，有时变化速率还相当快，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。
EMI有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。
信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源.... .、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。
很多EMI抑制都采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现，大多数时候下面这些简单原则可以有助于实现EMI屏蔽：从源头处降低干扰；通过屏蔽、过滤或接地将干扰产生电路隔离以及增强敏感电路的抗干扰能力等。
EMI抑制性、隔离性和低敏感性应该作为所有电路设计人员的目标，这些性能在设计阶段的早期就应完成。
对设计工程师而言，采用屏蔽材料是一种有效降低EMI的方法。
如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用，从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层(如导电漆及锌线喷涂等)。
无论是金属还是涂有导电层的塑料，一旦设计人员确定作为外壳材料之后，就可着手开始选择衬垫。
金属屏蔽效率可用屏蔽效率(SE)对屏蔽罩的适用性进行评估，其单位是分贝，计算公式为SE dB=A+R+B其中A：吸收损耗(dB) R：反射损耗(dB) B：校正因子(dB)(适用于薄屏蔽罩内存在多个反射的情况)一个简单的屏蔽罩会使所产生的电磁场强度降至最初的十分之一，即SE等于20dB；而有些场合可能会要求将场强降至为最初的十万分之一，即SE 要等于100dB。
emi滤波器设计规范
EMI滤波器设计规范一、目的：1、抑制设备内部EMI，通过电源线，对电网和其他电子设备的干扰，通过EMC的传导和辐射试验测试；2、抑制电网和外部设备EMI通过电源输入线对设备的干扰，通过EMC的抗扰度试验测试；二、参考标准：GJB 151A-97 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求GB/T 17626.1-1998 电磁兼容实验和测量技术抗扰度实验总论GB 17625.1-2003 电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流镇≤16 A) GB/T 14472-1998 抑制电源电磁干扰用固定电容器三、设计原则：1、阻抗失配原则：源内阻是高阻抗的，则滤波器的输入阻抗就应该是低阻抗的，反之也同样成立；2、干扰分离原则：共模干扰与差模干扰分开测量，分开设计滤波参数；四、设计要求：1)规定要求的阻带频率和阻带衰减；（满足某一特定频率f stop有需要H stop的衰减）；2)对电网频率低衰减（满足规定的通带频率和通带低衰减）；3)低成本。
五、滤波器模型及阻抗失配端接要求：滤波器设计一般含有共模电感和差模电感，如果差模电感以共模电感的漏感代替，设计电路为下图：LN2C Y 2C Y 1C Y 1C Y 1CX 2CX L图1：EMI 滤波器典型结构设计电路的模型为下图50Ω50ΩCX1CYLCCX2CYLNLD骚扰源图2：一般模型共模模型如下25Ω2CYL N共模LC LD/2噪声图3：共模模型L CM =LC+LD/2 (1) C CM =2CY (2)2C yL 21)2C y 2/LD (LC 21f C CM R,⨯≈+=ππ (LC 〉〉LD/2)差模模型如下：100ΩCY/2L N共模LC2LD噪声CX1CX2图4：差模模型L DM =2LD+LC (3)C DM =C x1/2=C x2/2（4） (C Y /2可省略)X1C DM DM R,)C L L 2(221f +⨯=π差模和共模的衰减曲线如下：图5：衰减曲线六、滤波器设计：1、 测量干扰源等效阻抗Z source 和电网等效阻抗；2、 测量出未加滤波器前的干扰噪声频谱，并利用噪声分离器将共模噪声V MEASUREE,CM和差模噪声V measure,CM 分离，做出相应的干扰频谱；3、 计算滤波器所需要的共模、差模衰减：(V req,CM )dB=(V measure,CM )－(V standard,CM )＋3dB(V req,DM )dB=(V measure,DM )－(V standard,DM )＋3dB4、 斜率分别为40dB/dec 和60dB/dec 的两条斜线与频率轴的交点即为f R,CM 和f R ，DM 。
EMI滤波器电路原理及设计
EMI滤波器电路原理及设计EMI滤波器（Electromagnetic Interference Filter）是一种用于抑制电磁干扰的电路。
电磁干扰是指电子设备之间相互干扰产生的电磁辐射或者干扰信号，会对设备的正常操作和性能产生负面影响。
EMI滤波器通过选择性地传递或者屏蔽指定频率范围内的信号，从而实现对电磁干扰的抑制。
一般来说，低通滤波器是指可以通过低于其中一特定频率的信号，而对高于该特定频率的信号进行滤波的电路。
低通滤波器常用于消除高频电磁干扰。
一个常见的低通滤波器电路是RC滤波器，由电容器和电阻器组成。
电容器对于高频信号具有很大的阻抗，从而将高频信号绕过电路，实现滤波作用。
选择合适的电容和电阻大小可以实现对于特定频率的信号滤波。
相比之下，高通滤波器是指可以通过高于其中一特定频率的信号，而对低于该特定频率的信号进行滤波的电路。
高通滤波器常用于消除低频电磁干扰。
一个常见的高通滤波器电路是RL滤波器，由电感器和电阻器组成。
电感器对于低频信号具有很大的阻抗，从而将低频信号绕过电路，实现滤波作用。
选择合适的电感和电阻大小可以实现对于特定频率的信号滤波。
除了RC和RL滤波器，还有其他各种类型的EMI滤波器电路，比如LC滤波器、二阶滤波器、传输线滤波器等，可以根据具体应用的需求进行选择和设计。
在EMI滤波器电路的设计中，首先需要确定需要滤波的频率范围，然后根据频率范围选择合适的滤波器类型。
其次，需要根据滤波器的阻抗特性和传输线的特性来选择适当的元件值。
还需要注意电路的功率和电流容量，以确保电路能够在正常工作范围内工作。
在实际应用中，EMI滤波器电路通常需要与其他电路结合使用，比如与电源、传输线路、信号线路等进行连接。
因此，需要特别注意电路的布局和接线，以减少电磁干扰的传播路径。
总之，EMI滤波器电路是一种用于抑制电磁干扰的重要电路，通过选择性地传递或者屏蔽指定频率范围内的信号，实现对电磁干扰的抑制。
在设计EMI滤波器电路时，需要根据具体应用需求选择合适的滤波器类型，并根据电路的阻抗特性和传输线的特性选择适当的元件值。
EMI滤波器的设计原理分析
EMI滤波器的设计原理分析随着电子设备、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日益严重并形成一种公害。
特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高(几百伏至几千伏)、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防，这已引起国内外电子界的高度重视。
电磁干扰滤波器(EMI Filter)是近年来被推广应用的一种新型组合器件。
它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性，可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。
1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用1.11 构造原理电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为10kHz~30MHz，最高可达150MHz。
根据传播方向的不同，电源噪声可分为两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。
这表明噪声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰的对象，又是一个噪声源。
若从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。
串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声，共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。
因此，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性(EMC)的要求，也必须是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。
此外，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。
1.2 基本电路及典型应用电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。
该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端，使用时外壳应接通大地。
电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。
Ｌ对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，故称作共模扼流圈。
它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上，当有电流通过时，两个线圈上的磁场就会互相加强。
EMI滤波器的防护设计说明
Ly = 0.3 - 38 mH， Cy < 0.1μ F 漏电流 < 3.5 mA Lx = 几十-几百μ H Cx < 0.1 F
IL（dB)=20log(E1/E2)
但EMI电源滤波器对干扰噪声的抑制能力用插入损耗I.L
（Insertion Loss）来衡量。插入损耗定义为，没有滤波器接入
时，从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后，噪声源传 输到负载的功率P2之比，用dB（分贝）表示。
IL 10 logP1 / P2
IL 10 log V12 /V22 20 logV1 V2
选择适当的截止频率
截止频率越低，滤波器的体积越大，成本越高！
并非级数越多性能越好
插入损耗
这个干扰始终不能滤掉
频率
器件距离对高频性能的影响
防止磁心饱和的方法
共模扼流圈中的负载电流产生的磁场相互抵消，因此磁心 不会饱和。
电源线滤波器的特性
理想滤波器特性
损
耗
实际滤波器特性 越来越受到关注
30MHz
0.1Ω/100Ω及100 Ω/ 0.1Ω阻抗测量方法
上述测量方法又称为50Ω系统测量方法，即源和负载阻抗均在 50Ω匹配的条件下测量，是目前许多滤波器制造商传统沿用的测 量方法。在实际情况，由于源阻抗和负载阻抗（设备的阻抗） 不可能是恒定的50Ω，所以实际获得的滤波器插入损耗特性与用 50Ω系统测量获得的滤波器插入损耗特性不会相同。
这里要说明的是：
1)泄漏电流直接和电网电压、电网频率成正比。2)在检验滤波 器泄漏电流时，一定要采用符合国际规范的测量电路。 3)三相 滤波器的泄漏电流应是各相泄漏电流之和。
【电子行—EMI滤波器的设计原理】
EMI滤波器的设计原理随着电子设计、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日益严重并形成一种公害。
特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高（几百伏至几千伏）、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防，这已引起国内外电子界的高度重视。
电磁干扰滤波器（EMI Filter）是近年来被推广应用的一种新型组合器件。
它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性，可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。
精品资料网1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用1.1 构造原理电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为10kHz～30MHz，最高可达150MHz。
根据传播方向的不同，电源噪声可分为两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。
这表明噪声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰的对象，又是一个噪声源。
若从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。
串模干扰是两条电源线之间（简称线对线）的噪声。
共模干扰则是两条电源线对大地（简称线对地）的噪声。
因此，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性（EMC）的要求，也必须是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作精品资料网。
此外，电磁干扰滤波器就对串模、共模干扰都起到抑制作用.1.2 基本电路及其典型应用电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。
电磁干扰的屏蔽方法EMC问题常常是制约中国电子产品出口的一个原因，本文主要论述EMI的来源及一些非常具体的抑制方法。
电磁兼容性(EMC)是指“一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰(IEEE C63.12-1987)。
”对于无线收发设备来说，采用非连续频谱可部分实现EMC性能，但是很多有关的例子也表明EMC并不总是能够做到。
EMI滤波器设计与应用原理
抗EM I滤波器设计与应用原理Ξ吴雪予(中国西南应用磁学研究所 四川绵阳 621000) (浙江天通电子股份有限公司 浙江海宁 314412) 摘 要 铁氧体软磁材料用于电磁兼容性设计具有优良的电磁性能和价格优势。
本文从噪声滤波器原型出发着重讨论了噪声滤波器设计和应用原理,简化和推导了扼流圈电感计算公式,提出了材料优值(K值)概念。
作为实例,利用电感计算公式和材料K值曲线计算了几种管形磁心阻抗,结果与实测值相符。
此外,文中提出了噪声失配概念作为噪声滤波器(扼流圈)应用的理论基础。
关键词 电磁干扰 电磁兼容(E M C)性 噪声滤波器 材料K值 噪声失配1 引言由于诸如电脑以及移动电话之类的电子设备不断增加,科学、医疗、工业机器、机动运输设备点火装置对那些工作在其附近的电子设备的电磁干扰(E M I)已成为一种日益严重的环境污染。
解决(降低)电磁污染或提高电子设备抗拒电磁污染能力的有效办法是采用电磁兼容性(E M C)设计。
本文主要介绍在电磁兼容性设计中广泛使用的噪声滤波器设计方法及应用原理。
2 噪声滤波器原型噪声滤波器一般采用图1所示的结构。
设S为源,Z A为源阻抗,则插入损耗由下式计算:L I=20lg[(Z A+Z B+Z F) (Z A+Z B)] (1)式中,Z B为负载阻抗,Z F为铁氧体磁心电感(扼流圈)阻抗, Z F =R2+X L2,X L=ΞL。
铁氧体磁心阻抗是个复数,实部R由其复数磁导率虚部Λ"决定,代表磁心损耗部分;虚部X L由其复数磁导率实部Λ’决定,代表储能部分。
R、X L都是频率的函数。
图2是NiZn铁氧体磁心阻抗频率特性曲线。
采用串联等效电路,扼流圈阻抗为图1 噪声滤波器原型图2 N iZn材料阻抗频率特性Ξ收稿日期:1999204212 Z F=R+j X L, X L=ΞL, Z F =R2+X L2可以看出,频率低于100M H z时扼流圈阻抗Z F主要由电感提供;频率高于100M H z 之后,扼流圈阻抗中电抗分量下降,磁心损耗增加,扼流圈阻抗Z F主要由磁心有效电阻提供。
EMI滤波器电路原理及设计
EMI滤波器电路原理及设计引言开关电源以其体积小、重量轻、效率高等优点被广泛应用于电力电子设备系统中，但是开关电源易受到电磁干扰，产生误动作，且本身的高频信号也会引起大量的噪声，会污染电网环境，干扰同一电网其他电子设备的正常工作。
这样就对EMC提出了更高的要求指标。
分类：开关电源中的电磁干扰（EMI）主要有传导干扰和辐射干扰。
通过正确的屏蔽和接地系统设计可以得到有效的控制，对于传导干扰来说，加装EMI滤波器，是一种比较经济有效的措施，辐射干扰的抑制可以通过加装变压器屏蔽铜片。
EMI滤波器介绍开关电源与交流电网相连，尽管开关电源是一个单端口网络，但具有相线（L），零线（N），地线（E）的开关电源实际上形成了两个AC端口，所以噪声源在实际分析中可以将其分解为共模和差模噪声源。
火线（L）与零线（N）之间的干扰叫做差模干扰（属于对称性干扰），火线（L）与地线（E）之间的干扰叫做共模干扰（非对称性干扰）。
在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小；共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。
开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。
1.开关电源的EMI干扰源开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。
（1）功率开关管功率开关管工作在On-O ff快速循环转换的状态，dv/dt和di/dt都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。
（2）高频变压器高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。
（3）整流二极管整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高 dv/dt，从而导致强电磁干扰。
EMI滤波器设计方法
电源EMI滤波器的设计方法1. 确定fcn的一般方法扼流圈截止频率fcn要根据电磁兼容性设计要求确定。
对于骚扰源,要求将骚扰电平降低到规定的范围；对于接收器，其接收品质体现在对噪声容限的要求上。
对于一阶低通滤波器截止频率可按下式确定：骚扰源：fcn＝kT×(系统中最低骚扰频率)；接收机：fcn＝kR×(电磁环境中最低骚扰频率)。
式中，kT、kR根据电磁兼容性要求确定，一般情况下取1/3或1/5。
例如：电源噪声扼流圈或电源输出滤波器截止频率取fcn＝20～30kHz(当开关电源频率f=100kHz时)；信号噪声扼流圈截止频率取fcn＝10～30MHz(对传输速率为100Mbps的信息技术设备)。
此外，对于输入电流有特殊波形的设备，例如接有直接整流－电容滤波的电源输入电路(未作功率因数校正(PFC)的开关电源和电子镇流器之类电器通常如此)，要滤除2～40次电流谐波传导干扰，噪声扼流圈截止频率fcn可能取得更低一些。
例如，美国联邦通信委员会(FCC)规定电磁干扰起始频率为300kHz；国际无线电干扰特别委员会(CISPR)规定为150kHz；美国军标规定为10kHz。
2. 噪声滤波器电路当扼流圈插入电路后，其提供的噪声抑制效果，不但取决于扼流圈阻抗ZF大小，也与扼流圈所在电路前后阻抗(即源阻抗和负载阻抗)有关。
网络分析指出：在工作频率范围内，传输线输入输出阻抗匹配，可以最大限度传输信号功率；对于噪声，我们自然会想到插入噪声滤波器，使其输入输出阻抗在噪声频率范围内失配，以最大限度抑制噪声。
因此，噪声滤波器结构和构成元件的选择要由噪声滤波器所在电路的源阻抗和负载阻抗而定。
从这个意义上说抗EMI滤波器实际上是噪声失配滤波器。
这里，我们特别提出噪声失配概念有利于对噪声与噪声滤波器相互作用的分析(见后面应用原理部分)。
噪声滤波器电路通常采用π形、T形、L形电路结构及他们的组合等，作成低通滤波器，基本电路结构形式如图1所示。
EMI滤波器设计原理
EMI滤波器设计原理高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。
在开关电源应用于交流电网的场合，整流电路往往导致输入电流的断续，这除了大大降低输入功率因数外，还增加了大量高次谐波。
同时，开关电源中功率开关管的高速开关动作（从几十kHz到数MHz），形成了EMI（electromagnetic interference）骚扰源。
从已发表的开关电源论文可知，在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接入电网的其他设备。
减少传导干扰的方法有很多，诸如合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，尽可能减少公共阻抗；设计合理的缓冲电路；减少电路杂散电容等。
除此之外，可以利用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。
EMI骚扰通常难以精确描述，滤波器的设计通常是通过反复迭代，计算制作以求逐步逼近设计要求。
本文从EMI滤波原理入手，分别通过对其共模和差模噪声模型的分析，给出实际工作中设计滤波器的方法，并分步骤给出设计实例。
1 EMI滤波器设计原理在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的d v/d t和d i/d t，因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几MHz。
所以，传导型电磁环境（EME）的测量，正如很多国际和国家标准所规定，频率范围在0.15～30MHz。
设计EMI 滤波器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。
基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的EME衰减至合理范围内即可。
在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。
简言之，EMI滤波器设计可以理解为要满足以下要求：1）规定要求的阻带频率和阻带衰减；（满足某一特定频率f stop有需要H的衰减）；stop2）对电网频率低衰减（满足规定的通带频率和通带低衰减）；3）低成本。
EMI滤波器的设计原理及参数计算方法
EMI滤波器的设计原理随着电子设备、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日益严重并形成一种公害。
特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高(几百伏至几千伏)、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防，这已引起国内外电子界的高度重视。
电磁干扰滤波器(EMI Filter)是近年来被推广应用的一种新型组合器件。
它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性，可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。
1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用1.11 构造原理电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为10kHz~30MHz，最高可达150MHz。
根据传播方向的不同，电源噪声可分为两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。
这表明噪声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰的对象，又是一个噪声源。
若从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。
串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声，共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。
因此，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性(EMC)的要求，也必须是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。
此外，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。
1.2 基本电路及典型应用电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。
该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端，使用时外壳应接通大地。
电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。
Ｌ对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，故称作共模扼流圈。
它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上，当有电流通过时，两个线圈上的磁场就会互相加强。
差分数据传输中的EMI低通滤波器设计接受挑战
差分数据传输中的EMI低通滤波器设计接受挑战
最新的消费电子产品，如电视机、机顶盒或手机，都能相互连接在一起，或者至少都配备高速度数据接口。
最终消费者最常用的接口是USB或HDMI/MHL高清多媒体接口，但是还有最终消费者看不到的然而对于设计人员却同等重要的内部接口，例如，新出现的MDDI或MIPI接口，这些内部接口用于连接电路板上不同的模块或功能。
例如，我们不能忽视手机相机传感器或AMOLED显示平板与手机主板的连接改用差分数据线而弃用并行数据线的发展趋势，因为差分数据传输的优点是可以提高数据速率和显示器分辨率。
显然，这些新接口正在形成一个新的富有挑战性的环境，同时加大了ESD和EMI现象对电子产品设计的威胁。
当然，传统的EMI低通滤波器，如RC滤波器或LC滤波器，将很快达到滤波器的极限值，因此为适应这些新的应用发展趋势，我们必须开发新一代保护芯片。
ECMF新系列保护芯片是以高性能滤波器享誉业界的意法半导体为满足最新的超高速差分信号滤波和ESD保护要求而专门设计的新一代保护产品。
全新的共模滤波器
过去，ESD保护或EMI滤波功能以使用RC或LC解决方案为主，例如LTTC或硅芯片。
但是，数据速率更高的总线的问世，以及差分信号传输替代并行总线的发展趋势，自然迫使设计人员提高整个系统的EMC抗干扰性，寻求新的解决方案。
毋庸置疑，考虑到LC或RC滤波器是由电感或电阻与接地电容器组成，特别是内在电容效应本身将会影响信号的完整性，这两类滤波器将无法适应数据总线不断提高速率的趋势。
因此，只要抑制电容即可避免滤波器出现电容效应;但是这种方法意味丧失滤波器芯片的滤波属。
差分低通滤波器设计
优化目标的设置（续）
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进行参数优化
设置完优化目标后最好先把原理图存储一下，然后就可以 进行参数优化了。
点击工具栏中的Simulate 按钮就开始进行优化仿真了。在
优化过程中会打开一个状态窗口显示优化的结果(见下页图)，其 中的CurrentEF表示与优化目标的偏差，数值越小表示越接近优 化目标，0表示达到了优化目标，下面还列出了各优化变量的值， 当优化结束时还会打开图形显示窗口。
注意仿真中使用模型的适用范围，如： 小信号模型就不能用来看三阶交调等非 线性的曲线，微带仿真的时候，注意 L>W，软件的模型才是对的。
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仿真中要注意的几个问题（续）
3.注意如何规划仿真，才能尽快得到需要 的电路
按照先局部后整体的优化原则，切忌直 接全局优化，最好能够预先计算设置优 化元件的初值；
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选择仿真曲线参数及其单位
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观察仿真曲线
第三十四页，课件共有36页
观察仿真曲线（续）
观察S21和S11曲线是否满足指标 要求，如果已经达到指标要求， 该仿真过程也就结束，否则可以 通过改变优化目标、优化变量的 取值范围、优化方法以及优化次 数进行适当的调整。
提前对模块、方案和系统的性 能进行论证，对目标实现的可行性 进行分析，从而避免人力和物力资 源的浪费，提高效率，节省资源。
第三页，课件共有36页
ADS的主要应用
射频和微波电路的设计 ； 通信系统的设计 ； RFIC设计 ； DSP设计； 向量仿真 ；
第十页，课件共有36页
创建新的工程文件（续）
工程文件创建完毕后主窗口变为下图所示
EMI滤波器的制作
随着各种电子设备、电视网络、程控交换机、移动通信机及办公自动化的日益普及，电子系统中的电磁环境越来越复杂，电磁干扰（EMI）现象日益严重，并且成为影响系统正常工作的突出障碍。
美国是世界上最先感受到电磁污染引起潜在问题的国家之一，为了减小、抑制和消除电磁干扰，美国联邦通讯委员会（FCC）在1980年代初就制定了强制实施的控制电磁干扰的极限以及相应的标准（MIL-STD-461B等）。
近几年，我国也在逐步等同采用或等效采用美国这方面的标准，并制定了我国的国家标准（GJB151-86等），把电磁兼容问题也提到了议事日程上[1]。
电磁干扰按其能量传播的方式可分为辐射干扰和传导干扰两种。
对于辐射干扰，采用屏蔽技术来消除效果最好；而对于传导干扰，采用磁性滤波器件来消除、抑制则是最有效和最经济的方法。
并且将抗EMI元器件安置到尽可能靠近干扰源的地方，还可有效减少辐射干扰的产生。
抗EMI磁性器件按其抑制或吸收传导干扰的工作原理又可分为吸收式抗EMI滤波器和组合式抗EMI滤波器。
本文即对这两类抗EMI滤波器件的工作原理、常见类型及适用场合作一阐述，并简要论述近年来抗EMI滤波器发展的热点及预测其发展的趋势。
2 吸收式抗EMI滤波器吸收式抗EMI滤波器在结构上相当于一个绕线或穿心的磁芯线圈，这类滤波器主要是利用磁性材料的阻抗频率特性来达到抑制EMI的目的。
我们知道，当将一磁导率为的磁芯插入电感量为L0的线圈中（假设忽略线圈的损耗），则该线圈的复数阻抗Z可表示为：式中，等效于电阻；等效于电抗；为角频率；、分别为磁芯磁导率的实部、虚部。
在材料的截止频率以下，＞，阻抗主要由贡献，而当工作频率超过材料的截止频率以后，急剧下降，而下降到一定程度以后变化逐渐缓慢，远大于，此时阻抗主要由贡献。
并且由于阻抗与角频率成正比，磁导率下降对阻抗的降低效果小于频率上升对阻抗的升高效果，因此随频率的提高，阻抗仍在不断升高，直到由于分布电容影响，构成了低阻抗的通道及材料磁导率虚部进一步下降，阻抗才达到一峰值后开始缓慢下降。
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超高速差分数据传输中的EMI低通滤波器设计最新的消费电子产品，如电视机、机顶盒或手机，都能相互连接在一起，或者至少都配备高速度数据接口。
最终消费者最常用的接口是USB或HDMI/MHL高清多媒体接口，但是还有最终消费者看不到的然而对于设计人员却同等重要的内部接口，例如，新出现的MDDI或MIPI接口，这些内部接口用于连接电路板上不同的模块或功能。
例如，我们不能忽视手机相机传感器或AMOLED显示平板与手机主板的连接改用差分数据线而弃用并行数据线的发展趋势，因为差分数据传输的优点是可以提高数据速率和显示器分辨率。
显然，这些新接口正在形成一个新的富有挑战性的环境，同时加大了ESD和EMI现象对电子产品设计的威胁。
当然，传统的EMI低通滤波器，如RC滤波器或LC滤波器，将很快达到滤波器的极限值，因此为适应这些新的应用发展趋势，我们必须开发新一代保护芯片。
ECMF新系列保护芯片是以高性能滤波器享誉业界的意法半导体为满足最新的超高速差分信号滤波和ESD保护要求而专门设计的新一代保护产品。
全新的共模滤波器过去，ESD保护或EMI滤波功能以使用RC或LC解决方案为主，例如LTTC或硅芯片。
但是，数据速率更高的总线的问世，以及差分信号传输替代并行总线的发展趋势，自然迫使设计人员提高整个系统的EMC抗干扰性，寻求新的解决方案。
毋庸置疑，考虑到LC或RC 滤波器是由电感或电阻与接地电容器组成，特别是内在电容效应本身将会影响信号的完整性，这两类滤波器将无法适应数据总线不断提高速率的趋势。
因此，只要抑制电容即可避免滤波器出现电容效应；但是这种方法意味丧失滤波器芯片的滤波属性。
当数据速率提高到每秒几百兆位以上时，这种方法是一个进退维谷的问题。
CMF滤波器又称共模滤波器，是解决这个进退两难问题的好办法，不仅支持受最高的数据速率，还是差分信号传输技术如USB、HDMI和MIPI的最佳保护方案。
保护USB2.0接口的共模滤波器高速USB 2.0接口利用差分信号方法在两条数据线上传输数据，最高传输速率达到480 Mbps。
差分信号是指信号不以地线为基准电压，而是一个信号以另一个信号为基准电压。
差分信号在两条线上传输，每条线上的信号相位差180度，这意味着必须使用一个恰当的滤波拓扑，才能正确地滤除无用频率，同时不会破坏目标差分信号的完整性。
新款CMF滤波器让目标差分信号通过滤波器，但不会破坏差分信号的完整性，同时还能滤除共模信号。
共模滤波器的电感特性为差分信号产生最大7 GHz的宽频带，同时为共模信号产生小于100 MHz的窄频带。
一个理想的共模滤波器可有选择地抑制共模信号，同时放行差分信号，而不会对差分信号有任何影响。
差分模式的电流方向相反，产生的磁场的极性相反，磁场被相互抵消，在这种情况下，经过CMF滤波器的信号没有遇到任何阻抗，更谈不上信号衰减问题。
共模信号的电流向同一个方向流动，在滤波器上产生一个同相磁场，两个磁场相互叠加。
结果，轭流圈对于共模信号是一个很大的阻抗，因此会降低共模信号的完整性。
SCC21标准描述了共模衰减的基本特性，如下图所示:USB 480 Mbps信号可产生240 MHz基频。
因为该信号本身是方波，我们不难估算出传送信号所需的带宽。
利用傅利叶级数逼近算法，最后所需带宽大约是基频的三倍。
因此，差分信号传输至少需要720 MHz的带宽。
从SCC21标准的共模滤波图中不难看出，为了让三次谐波通过滤波器，部分符合的要求的频率被滤除。
MIPI和HDMI接口EMI滤波器我们对一个内置意法半导体的ECMF滤波器的USB接口进行测试，从USB 480Mb/s的眼状图中可以看出，该接口设计100%符合USB高速数据传输标准，同时信号衰减度测量值在900MHz时达到30db。
这个原理还适用于更高速度的接口，例如，MIPI或HDMI/MHL接口。
上图显示的测试结果与在USB 2.0上所做的测试完全相同，现在，我们在数据传输速率更高的接口如HDMI720p上再做一次测试。
下图是一个MIPI接口的谐波测量结果，滤波器放行的MIPI信号的最高频率800Mhz(200Mhz 时钟信号的四次谐波) ，同时滤除900Mhz到2.2Ghz的噪声。
鉴于共模滤波器支持高达千兆位级（Gb/s）的数据速率，同时可抑制高达千兆赫兹（GHz）的共模噪声，我们得出结论，共模滤波器是差分信号传输技术的最佳滤波解决方案。
滤除EMI/RFI噪声很重要，防止ESD损坏甚至损毁内部电路同样也很重要。
显然，前述的所有接口都安装在外部端口内，当用户插入或拔除插头时，ESD事件很容易损坏这些接口。
通常情况下，把CMF滤波器与附加的外部器件如保护型芯片配合使用，可以有效防止主芯片被击穿，如下图所示(15kV接触放电电压在芯片氧化层产生的熔点)。
内置ESD保护功能的滤波器滤除EMI/RFI噪声很重要，防止ESD损坏甚至损毁内部电路同样也很重要。
显然，前述的所有接口都安装在外部端口内，当用户插入或拔除插头时，ESD事件很容易损坏这些接口。
通常情况下，把CMF滤波器与附加的外部器件如保护型芯片配合使用，可以有效防止主芯片被击穿，如下图所示(15kV接触放电电压在芯片氧化层产生的熔点)。
意法半导体的新款ECMF滤波器在同一颗芯片上整合了ESD保护电路，如下图所示：像意法半导体的ECMF一样，集成低电容ESD保护电路的共模滤波器能够为高速数据接口提供完美且安全的ESD防护功能，使最终产品设计达到要求最严格的IEC61000-4-2半导体元器件15kV空气放电和8kV接触放电标准。
谈到ESD保护问题，有一个重要因素需要注意，当施加静电放电脉冲时，直接连在保护电路后面的被保护芯片不能接受过高的电压，这个参数被称为钳位电压。
为了评估不同的共模滤波器拓扑，测量ESD保护性能，我们围绕钳位电压值，进行了几次ESD测试。
下面的图示描述了测试过程。
我们使用一支静电枪对被测器件进行8kV接触放电测试，同时在CMF滤波器后面连接示波仪捕捉电压波形变化。
这种实验方法可精确地模拟在一次ESD静电放电事件后印刷电路板所承受的电压值。
在这些条件下，在8kV静电放电后，输出电压测量值为50V，这是目前最低的钳位电压，因此是ECMF当前市场上最安全的CMF滤波器+TVS瞬变电压抑制解决方案。
为使用共模滤波器获得最佳的RFI/EMI噪声衰减度，设计人员必须参考几个重要参数，其中带宽是一个至关重要的参数。
这个数值是对谐波频率的估算结果，对应滤波器准许通过的最大信号频率。
传送1 GHz信号的三次谐波至少需要3-4 GHz的带宽，这是避免数据完整性被破坏的一个要素。
滤除和保护功能比较下表是ECMF滤波器与市场上其它品牌滤波器的带宽比较表。
我们假设带宽是在SDD21参数的最大衰减度-3db下取得的。
解决方案1和2表明，在一个LTTC结构内增加变阻器，将会提高滤波器固有电容，导致带宽降低。
虽然硅技术可以提升性能，但是，通过比较解决方案3和4，我们发现意法半导体的单片解决的性能优于双片解决方案（解决方案3）。
除比较滤波性能外，我们还需比较ESD保护性能。
通过测量不同解决方案的钳位电压值，设计人员可评估并找出最适合保护整个系统的达到IEC安全要求的技术和拓扑。
为了更好地评估比较内置变阻器的LTTC滤波器的性能和在印刷电路板上外接齐纳二极管的LTTC滤波器的性能，我们又做了几项ESD测试。
红色测量值表示外接齐纳二极管的LTTC共模滤波器。
在施加一次8kV接触静电放电脉冲后，钳位电压上升到250V，几乎是内置TVS保护二极管的硅滤波器解决方案的5倍。
蓝色测量结果代表内置变阻器的LTTC共模滤波器。
因为集成在滤波器内部，寄生电容值被降低，该滤波器的钳位电压较红色测量数值明显改进。
但是，钳位电压上还是上升到150V，依然是意法半导体的内置TVS保护二极管的单片共模滤波器的3倍。
便携应用设计人员最关心的问题是减少元器件的数量，优化印刷电路板的空间和系统成本。
在这个方面，集成技术给设计人员带来多个好处，促使设计人员在设计中选择共模滤波器，从而推动新的共模滤波器发展。
正前文所述，因为集成技术抑制寄生电感，使数据带宽和衰减度都得到提升，所以，通过在一颗芯片上集成多个功能，共模滤波器的ESD和滤波性能均大幅提升。
事实上，保护二极管被集成到滤波器结构内，有助于简化系统设计，减少印刷电路板上的连接线；因此，没有寄生电感影响滤波抑制效果和保护性能。
系统级优化从优化电路板空间角度考虑，集成技术是必选技术。
内置保护器件的共模滤波器大幅缩减印刷电路板空间，同时减少元器件的数量。
下图是一个外接两个保护芯片（采用0402封装的TVS二极管）的双线LTTC共模滤波器与实现同一功能的意法半导体单片ECMF滤波器的比较图。
基于LTTC滤波器的解决方案在印刷电路板上占用大约4.5mm2的空间，而ESD保护滤波二合一芯片CMF占板仅为2.8mm2，节省印刷电路板空间40%。
考虑到元器件的间隙，意法半导体解决的优势就更加明显，节省空间超过50%。
此外，这个采用意法半导体的CMF滤波器的设计范例还能使元器件数量节省70%。
结论这个内置保护芯片的新一代共模滤波器为设计人员带来多重好处。
除特别适合在高速差分信号应用中滤除扰动和抑制噪声外，新产品还特别适合加强EMC抗干扰性能，大幅度缩减印刷电路板上的元器件数量，最终缩减印刷电路板的面积。
意法半导体的内置ESD保护芯片的新一代CMF滤波器共有两款产品：双线ECMF02-2AMX6 和四线ECMF04-4AMX12，这两款产品都采用塑料通孔封装，封装面积分别为1.7mm x 1.6 mm和1.5 mm x 3.3mm。
针对希望设计外观尺寸更小的便携产品设计人员，意法半导体还推出了WCSP封装的CMF滤波器。
作者：Sylvain Mosquera-Duran意法半导体（韩国）有限公司功率和模拟产品市场部经理。