自适应电缆均衡器是串行数字视频(SDV)播送和串行电信设备接纳器前端的根本组成部分,它们还能够用于其它类型的有线通讯体系。均衡器直接与传输线接口,康复由电缆构成信号起伏及带宽的损耗。由于均衡器直接衔接到电缆,因而它很简略受ESD、EMI/RFI和器材所发生的噪声影响,均衡器的作业特性也倾向于增大规划中噪声的影响。一个选用抗搅扰自适应电缆均衡器的鲁棒体系也有必要坚持均衡器的一些杰出作业特性,如宽输入动态规模、宽信号带宽、低残留输出噪声、高输入回波损耗,以及最大均衡电缆长度等。
图1 :均衡器电路图
ESD、EMI/RFI和器材发生的噪声是有线通讯体系中的三大首要搅扰形式:ESD能够破坏或炸毁电路表里的有源及无源器材;EMI/RFI会影响体系的信号处理,严峻时会构成体系根本功用的失效;器材发生的噪声能够影响电路的作业,下降其功用,亦可导致体系失效。
自适应均衡器规划的技能应战
要规划一个能应对以上搅扰的鲁棒体系是一个不小的应战。自适应电缆均衡器并非简略的数字器材,这是规划者都有必要细心考虑的根本现实。美国国家半导体的CLC014、CLC012和最新的CLC034自适应均衡器是高功用的模仿器材,它们是高增益、高带宽、模仿、射频、AGC扩大器滤波器。在正确集成情况下,它们能与其它一切体系元件(包含机箱、无源元件和PCB等)一起抵挡内、外部的搅扰。一般情况下,当电缆长度为最大时,均衡器接纳到的信号为最小。所以,均衡器的增益与带宽要在最大值。但当输入端未衔接,没有外接信号时,增益与带宽也是最大。在最大增益情况下,即便少数的有害EMI或传导搅扰都会被大大地扩大,影响均衡器的正常作业。好的PCB规划能够阻挠搅扰,避免一些常见的均衡器运用毛病,如:无法在给定数据速率下均衡最大电缆长度;电缆长度小于最大值呈现数据过错;当输入端开路时有虚伪的或随机输出数据;信号检测过错指示。
这些毛病是由以下原因引起的:源于体系机箱内部或PCB上的EMI辐射;逻辑器材或电源经过输入网络的元器材装置管脚耦合到输入端的噪声;其它附近电路对输入端及/或自适应均衡器电路(AEC)的串扰;均衡器输入、输出电路的耦合。ESD事情会严峻损坏半导体器材,特别是当这些器材没有导电包装材料维护时,更简略遭受危害,即便半导体器材装置在电路上也会被损坏。用于直接电缆接口的器材,如线路驱动器和电缆均衡器等都依照最大ESD额外电压而规划。即便如此,只依赖于半导体器材自身来供给一切ESD防护,而无视其额外ESD防护值的凹凸,仍是不明智的做法。均衡器输入电路有经过完结电阻接地的低阻抗途径长处,进步了对ESD的耐受才能。输入电路中运用的元器材都应当有满足的ESD抵挡才能,以应对规划中的最大ESD事情。经过恰当的挑选与规划,一切的电路元器材(包含机箱、衔接器和PCB等)均能够完成均衡器和其它接口器材的ESD防护。
进步功用的规划办法
以下这些规划办法能够抵挡电子搅扰,进步均衡器全体作业功用:1.将均衡器输入网络及AEC电路与外部、卡上的高电平信号阻隔或屏蔽开;2.选用经用的输入电路元器材,按捺ESD事情;3.选用多层PCB,用独立的传输线和电源-地层,完成阻隔、屏蔽和ESD防护;4.在电源、地层间选用薄的电介质(6mil以下),以进步层间电容和高频衰减;5.旁路电容、完结电阻、集电极负载电阻以及VCC和VEE管脚焊盘与层面衔接时选用两个过孔;6.不要将多根VCC和VEE管脚衔接到一个过孔,由于这或许引起器材中的噪声。
图2a:输入电路维护。2b:用覆铜做屏蔽
图1所示是引荐的CLC014均衡器电路,图2是相应的PCB布局。在PCB板上,选用了一些将均衡器电路与有害信号搅扰阻隔开来的办法。在输入网络和AEC电容下方的电源层去除了铜箔,消除了电源层噪声向输入电路和AEC电路耦合的途径。一切层都除去了部分铜箔(深色暗影线),以阻隔均衡器的电路。这些阻隔带能够避免附近电路经过中间层与均衡器电路的直接触摸。这样,搅扰信号要挨近输入电路就有必要沿阻隔带走一个较长的途径。
这样的做法添加了低通滤波作用,进步了对有害信号的衰减才能。用于供给信号环路(loop-back)功用的电缆驱动器常常毗连均衡器放置。电缆驱动器的输出信号要比均衡器接纳到的信号强许多,阻隔带有助于阻隔电缆驱动器信号,下降对均衡器输入信号的搅扰。在输入电路周围是一个杰出接地的维护(屏蔽)环,用于下降拾取到的RFI,如图2a所示。也能够用PCB外层的覆铜替代维护环,如图2b。覆铜有必要以约1cm的距离衔接一切的地层,以构成一个有用的屏蔽。均衡器差分输入扩大器的共模按捺以及对称的输入元件布局也能够增强RFI按捺才能。RFI在一起被两个输入端接纳时是一种共模信号。具有平衡完结阻抗的对称输入电路布局可使RFI信号均匀地抵达两个输入端,这样输入差分扩大器的共模按捺功用能够消除大部分搅扰信号。
修改点评:运用以上这些简略技能,能够将搅扰下降到最低程度,进步自适应电缆均衡器的功用。在规划初期就重视搅扰按捺和作业可靠性要比往后再添加其它办法更具经济性。在自适应电缆均衡器的规划前期选用了这些规划主张,就能够进步体系的功用,无需往后从头规划以处理搅扰与功用的问题。