浅谈高速串行接口给OEM带来EMI挑战

智能手机是蜂窝电话市场中不断增长的部分，许多较新的设计都结合了带宽密集型功能，例如高分辨率相机，高质量显示器和向这些外部显示器提供高清视频的视频端口。在小型设备中需要如此多的高速接口，因此需要在MIPI，USB，MHL和HDMI等高速串行接口中使用差分信号。除了显着降低功耗外，与这些接口所取代的传统并行接口相比，在这些接口中使用差分信令还可以实现更高的传输速率。

并行和串行配置比较

差分信号在这些环境中是理想的，因为它具有一定的抗瞬变和其他共模噪声的能力。因为信号是异相传输的，然后在每个终端对信号进行求和之前将其中一个信号反相，所以共模噪声（所有线路共有的噪声）被抵消，目的信号保持两次不变传输信号电平。另外，由于来自一个信号的噪声在很大程度上被另一条线中的反相信号抵消，因此由高速差分对产生的噪声更少。

手机出货量和相关IC出货量的比较[来源：ABI研究]

高速串行接口并不是智能手机设计的灵丹妙药，但是–极端的RF环境，暴露于ESD等外部事件以及需要低噪底以允许蜂窝无线电接收非常弱的信号意味着设计师仍然需要包括应对干扰的措施，这些干扰可能会中断这些差分信号系统或它们周围的无线电。设计人员目前使用共模滤波器来抑制RF噪声，同时使差分信号保持完整。在蜂窝电话的工作频率处进行滤波特别重要，因为辐射场强度随频率线性增加。

传统的基于铁氧体和​​陶瓷的解决方案需要权衡一些因素，这可能会限制它们在智能手机设计中的有效使用。它们通常表现出较浅和较窄的共模衰减曲线，并经常以较高的频率向后飞，因此会污染蜂窝工作频率。ESD是另一个需要考虑的问题，因为解决方案要么没有任何关于ESD缓解的规定，要么仅采用了压敏电阻方法，而这种方法通常不足以完全保护基带和应用处理器。当接口需要多个信号对时，如果手机掉落或弯曲，则多对铁氧体或陶瓷设计损坏的趋势会加剧该问题。

安森美半导体发布了详细说明这些缺点的信息，并介绍了解决该问题的独特解决方案：基于硅衬底并使用半导体工艺形成的共模滤波器。这些器件从700MHz开始提供25dB的共模抑制性能，并且具有非常低的插入损耗。当单个管芯被共同封装时，将为智能手机设计中的多对串行接口提供交钥匙解决方案，并且未来的迭代将在同一器件封装中采用极低阻抗的TVS二极管，从而提供针对15kV ESD冲击的保护。

编辑：hfy