如今的手機(jī)等便攜設(shè)備的尺寸日趨小巧纖薄，同時又在集成越來越多的新功能或新特性,，如大尺寸顯示屏,、高分辨率相機(jī)模塊、高速數(shù)據(jù)接口,、互聯(lián)網(wǎng)接入,、電視接收等，讓便攜設(shè)備的數(shù)據(jù)率及時鐘頻率越來越高,。這樣,，便攜設(shè)備面臨著諸多潛在的電磁干擾(EMI)/射頻干擾(RFI)源的風(fēng)險(xiǎn)，如開關(guān)負(fù)載,、電源電壓波動,、短路、電感開關(guān),、雷電,、開關(guān)電源、RF放大器和功率放大器,、帶狀線纜與視頻顯示屏的互連及時鐘信號的高頻噪聲等,。因此，設(shè)計(jì)人員需要針對音頻插孔/耳機(jī),、USB端口,、揚(yáng)聲器、鍵盤,、麥克風(fēng),、相機(jī)、顯示屏互連等多個位置，為便攜設(shè)備選擇適合的EMI/RFI濾波方案,。
常見EMI/RFI濾波器類型及濾波要求
對于EMI/RFI濾波器而言,，從架構(gòu)上看，最常見的架構(gòu)是“Pi”濾波器,，顧名思義,，這種架構(gòu)類似于希臘字母“π”。常見的π型濾波器有兩種,，分別是C-R-C(電容-電阻-電容)濾波器和C-L-C(電容-電感-電容)濾波器,。其中，C-R-C濾波器(見圖1a)也稱RC-π型濾波器或π型RC濾波器,，用于音頻及低速數(shù)據(jù)濾波應(yīng)用,；C-L-C濾波器(見圖1b)也稱作LC-π型濾波器或π型LC濾波器，用于音頻,、低速及高速數(shù)據(jù)濾波應(yīng)用,。
π型濾波器還有一種擴(kuò)展類型，即形狀象梯子的梯形濾波器,，其中最常見的是LC(電感電容)梯形濾波器(見圖1c),，這種濾波器承受更高的數(shù)據(jù)率，但在濾波元件(電感或電容)增多時,，尺寸和成本會成為問題,，導(dǎo)致物料成本更高、封裝更大,。
圖1：常見EMI/RFI濾波器類型的結(jié)構(gòu)示意圖：a) π型RC；b) π型LC,；c) LC梯形,。
這幾種類型的EMI/RFI濾波器中，從頻幅響應(yīng)比較來看,，π型RC濾波器的躍遷帶(transition band)最寬,，轉(zhuǎn)折率(rolloff)最低；π型LC濾波器的轉(zhuǎn)折率較低,，但躍遷帶適中,；梯形濾波器則能實(shí)現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)折率及較窄的躍遷帶寬。
就EMI/RFI濾波而言,，以手機(jī)應(yīng)用為例,，傳統(tǒng)上的一個基準(zhǔn)頻率是800 MHz，因?yàn)?00 MHz接近手機(jī)所用頻段的起始頻率,。大多數(shù)情況下,，手機(jī)設(shè)計(jì)工程師要求在800 MHz以上頻率進(jìn)行濾波，這一般意味著最低30 dB的信號衰減,。隨著手機(jī)中功能的增多以及時鐘與數(shù)據(jù)信號的分類,，基準(zhǔn)頻率正在降低,。許多便攜電子產(chǎn)品制造商要求在400 MHz頻率進(jìn)行EMI/RFI濾波，未來可能還會要求在更低頻率下進(jìn)行EMI/RFI濾波,。
集成EMI濾波與ESD保護(hù)
在便攜產(chǎn)品中,，濾波器一般位于鄰近連接端口、麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的位置,。而恰好這些位置也可能面臨靜電放電(ESD)事件,。以音頻線路為例，如果采用分立元件方案來分別進(jìn)行EMI濾波和ESD保護(hù),，就面臨著執(zhí)行這兩項(xiàng)功能所需要的元器件數(shù)量問題,。其中，就EMI濾波器而言,，如果使用1個分立的π型LC濾波器,，就需要2個表面貼裝電容和1個表面貼裝電感。為了提供ESD保護(hù),，還需要額外增加某種類型的表面貼裝瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)二極管,。這樣，1條音頻線路的EMI濾波和ESD保護(hù)就需要4個獨(dú)立元件,，這里還未提及這些元件所需占用的便攜設(shè)彌足珍貴的空間問題,。如果不止1條音頻線路，那采用分立元件方案就更不切實(shí)際了,。
因此,，最簡單的方案就是在同一個元件中集成EMI濾波與ESD保護(hù)功能。首先,，集成方案中的集成型TVS二極管也提供EMI濾波所需的電容,；其次，改進(jìn)工藝技術(shù)也可大幅提升集成型電感的質(zhì)量,。通過將這些集成型元器件集成到硅片上,，原來需要多個獨(dú)立元件的方案，就可以采用集成型EMI濾波+ESD保護(hù)方案(參見圖2),。
圖2：集成型EMI濾波+ESD保護(hù)方案：a) π型RC,；b) π型LC；c) LC梯形