村田噪聲濾波器有效防護(hù)高速數(shù)字接口的噪音

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-07-06 08:55:39【大中小】

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一、什么是ThunderboltTM 3？

ThunderboltTM是由英特爾開發(fā)的高速數(shù)字接口,通信速率高達(dá)40Gbps.ThunderboltTM3是基于PCI-Express技術(shù)開發(fā)的,已經(jīng)反復(fù)定義.該技術(shù)在2019年被采用為USB 4.0的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范.它有望作為高速通用接口傳播.村田研究了適用于ThunderboltTM3噪聲條件和對策的噪聲濾波器.

圖1. 接口上數(shù)據(jù)傳輸速率的比較

二、ThunderboltTM 3噪聲評估的替代方法

由于難以獲得用于ThunderboltTM3噪聲評估的樣本,我們基于USB3.1 Gen2的數(shù)據(jù)估計(jì)噪聲條件和對策,USB3.1 Gen2是類似于ThunderboltTM3的技術(shù)接口.

ThunderboltTM3和USB3.1 Gen2技術(shù)要求的比較

	ThunderboltTM3	（評估案例） USB 3.1 Gen 2
傳輸數(shù)據(jù)速率	20Gbpsx1通道 *最大：40Gbps（20Gbpsx2通道）	10Gbpsx1通道
數(shù)據(jù)通道數(shù)	數(shù)據(jù)2車道	數(shù)據(jù)1lane
連接器,電纜	連接器：USB Type-C 電纜：專用電纜	連接器：USB Type-C 電纜：專用電纜
接收器EQ	必須	必須
傳輸線的特性阻抗	90歐姆加減5％	電纜：90歐姆正負(fù)5歐姆連接器：90歐姆正負(fù)10歐姆（傳輸線無規(guī)定）
第三方認(rèn)證考試	需要	自愿克制

三、USB 3.1中的噪聲情況

測量USB3.1（Gen1和Gen2）的輻射噪聲

使用連接到主機(jī)PC的USB3.1兼容SSD執(zhí)行通信,并測量輻射噪聲.（在Gen1和Gen2操作模式下測量）當(dāng)共模扼流圈噪聲濾波器NFP0QHB542HS2作為噪聲對策插入USB Tx線時(shí),也確認(rèn)了噪聲電平.

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圖2. USB3.1 Gen1和Gen2噪聲測量結(jié)果和濾波器插入效果確認(rèn)

在USB3.1 Gen1通信的情況下：在5GHz 處觀察到窄帶噪聲（二次諧波）,這是2.5GHz的信號基頻的兩倍.

在USB3.1 Gen2通信的情況下：在10GHz 處觀察到窄帶噪聲（二次諧波）,這是5GHz的信號基頻的兩倍.

認(rèn)為共模是這些噪聲的主要成分,因此,通過將共模噪聲濾波器NFP0QHB542HS2插入Tx線,可以獲得對抗在5GHz和10GHz處看到的噪聲的大的對策效果.

四、高速數(shù)字接口中的注意事項(xiàng)

ThunderboltTM 3預(yù)計(jì)的輻射噪聲

同樣在ThunderboltTM3通信中,預(yù)測如USB3.1中那樣傳送的信號頻率的二次諧波將被視為窄帶共模噪聲.村田晶振公司的ThunderboltTM3支持10Gbps/通道和20Gbps/通道數(shù)據(jù)傳輸速度,因此ThunderboltTM3估計(jì)會產(chǎn)生10GHz和20GHz共模噪聲.

圖3. ThunderboltTM預(yù)期的輻射噪聲

與USB3.1一樣,共模噪聲濾波器也很有效.

五、噪聲濾波器對高速數(shù)字接口信號的影響

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圖4. 濾波器對信號波形影響的差異

我們研究了噪聲濾波器對高速數(shù)字接口信號的影響.已經(jīng)證實(shí),使用傳統(tǒng)的噪聲濾波器會導(dǎo)致信號眼圖塌陷并且不符合標(biāo)準(zhǔn).利用新開發(fā)的共模扼流圈NFP0QHB542HS2,已經(jīng)確認(rèn)眼圖可以保持在符合標(biāo)準(zhǔn)的水平.因此,當(dāng)使用ThunderboltTM3的噪聲濾波器時(shí),我們發(fā)現(xiàn)有必要選擇支持更高頻率信號的產(chǎn)品,而不是傳統(tǒng)的濾波器.

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ThunderboltTM3噪聲,估計(jì)與USB3.1Gen1/Gen2類似.ThunderboltTM3降噪,指向二次諧波的共模噪聲抑制.由于ThunderboltTM3速度很快,因此,必須使用考慮周全的濾波器以避免信號完整性丟失.用于高速信號的商用化共模噪聲濾波器NFP0QHB542HS2可有效消除二次諧波的10GHz和20GHz共模噪聲,而不會顯著降低高速數(shù)字接口的信號質(zhì)量.