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                      新一代手機設計中的EMI抗干擾和ESD保護問題

                               最新的無線終端產品大多數都裝備了高速數據接口、高分辨率LCD屏和相機模塊,甚至有些手機還安裝了通過DNB連接器接收電視節目的功能。除增加新的功能 外,手機尺寸的挑戰依然沒有變化,手機還在向小巧、輕薄方向發展。眾多功能匯聚在一個狹小空間內,導致手機設計中的ESD和EMI問題變得更加嚴重。這些 問題必須在手機設計的最初階段解決,并需要按照應用選擇有效的解決辦法。

                       ESD和EMI防護設計的新挑戰

                      傳統的ESD保護或EMI濾波功能是由分立或無源器件解決方案占主導地位,例如,防護ESD的變阻器或防護EMI的基于串聯電阻和并聯 電容器的PI型濾波結構。手機質量標準的提高和新型IC的高EMI敏感度促使設計人員必須提高手機的抗干擾能力,因此某些方案的技術局限性已顯露出來了。

                      簡單比較變阻器和TVS二極管的鉗位電壓Vcl,就可以理解傳統解決方案的局限性。變阻器的鉗位電壓Vcl(8/20ms@Ipp=10A測試)顯示大約 40V,比TVS二極管的Vcl測量值高60%。當必須實施IEC 61000-4-2標準時,要想實現整體系統的穩健性就不能怱視這種差別。除這個內在的電壓差問題外,在手機使用壽命期內,隨著老化現象的出現,無源器件 解決方案還暴露出電氣特性變化的問題。

                      因此,TVS二極管解決方案在ESD保護市場占據很大的份額,同時集成化的硅解決方案也是EMI濾波器不可或缺的組件。

                       手機EMI抗干擾功能

                      在某情況下,ESD問題并不是工程師要解決的唯一問題。因為手機發射和傳送RF信號時,很多電子組件受到RF輻射,因此,必須抑制RF輻射以保護正常的工作。甚至在某些情況下,某些IC自己也會產生RF輻射以及射頻干擾。

                      基本上,很多接口都會容易受到GSM脈沖的攻擊,如音頻線路或LCD或相機模塊,產生能夠聽見的噪聲或可以看見的屏幕抖動。這就是在設計手機時強烈推薦EMI濾波器的原因。

                      在某種意義上,EMI輻射抑制已成為下一代手機如多頻手機或3G手機的關鍵問題,因為現有解決方案即將達到技術極限。

                      采用分立的電阻和電容的單一阻容PI型濾波器設計不再是節省空間的解決方案。此外,因為衰減帶寬很窄,阻容濾波器的濾波性能極差。對于空間限制極嚴,工作頻率擴大幾個頻段的多頻手機和3G手機,這類濾波器的缺陷明顯。

                      設計師開始關注衰減大和衰減頻帶寬的低通濾波器,以硅為材料的集成EMI濾波器是適合所有這些需求的濾波器,它表現出極寬的衰減范圍,從800MHz到 2GHz或3GHz,S21參數超過30db等。同時,這些濾波器可針對高速數據應用實現低寄生電容結構和超小的PCB空間。

                       在手機設計的初始階段,ESD和EMI問題變得越來越突出,必須根據實際應用選擇專門的方法來解決ESD和EMI問題。雖然保護組件本身的性能十分關鍵,但是布局考慮也有助于提高系統的整體防護性能。


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