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村田 | MIPI C-PHY的静噪对策

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01

前 言 


近年来智能手机随着信息量的增加,向着大屏高像素化发展。显示屏传输影像信号的数据量也在增加。为了有效地传输信号,通常使用叫做MIPI D-PHY的差分传输接口。但为追求更高的传输速度,开始使用MIPI C-PHY。

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MIPI C-PHY与原先的D-PHY的传输方式不同,因此也需要不同的静噪滤波器此处将介绍MIPI C-PHY的静噪的特点和MIPI C-PHY用的静噪对策元件。

02

什么是MIPI C-PHY 


MIPI C-PHY是MIPI Alliance制定的便携设备中数据传输的规格。D-PHY 1组线路最大2.5Gbps,而C-PHY可达到5.7Gbps的信号速度。

D-PHY之后还制定出了M-PHY规格,C-PHY介于D-PHY和M-PHY之间成了标准规格。

一般差分传输线D-PHY的1组线路由2根引线构成,C-PHY则是1组线程则由3根引线构成的复杂的差分传输线(下表)。


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C-PHY的优势


  • C-PHY为3线传输→数据传输速度提升(*信号频率与D-PHY相同)

  • 时钟线不存在→更节省空间


MIPI C-PHY的信号传输


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  • 3根线组成一组线路传输数据

  • 时钟线不存在

  • 3根线(A,B,C)的值为高,中,或低

  • 3根线的值各不相同(不会发生2根线以上相同的状态)

  • 接收信号为2根线各自的差分(AB,BC,CA)

  • 每根线整合为50Ω,差分为100Ω



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MIPI C-PHY所需的静噪滤波器 


原来的MIPI D-PHY为了去除共模噪声又不影响差分信号,需要用到2线的共模静噪滤波器。而MIPI C-PHY由于使用3根信号线发送差分信号,就不能使用原来的共模静噪滤波器。


下图左边所示的3个共模静噪滤波器的组合方法,对信号有较大的影响,很难去除共模噪声。为此,MIPI C-PHY的噪声对策需要对应3线的差分信号的共模静噪滤波器。


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进行电路仿真,使用3线共模静噪滤波器将三根线由磁性在内部结合,确认信号是否能够顺利传输。


2根线的滤波器传输波形紊乱,而3根线的共模静噪滤波器能保持波形不乱的情况下传输信号。


通过仿真进行波形验证


~2线和3线的共模静噪滤波器比较:


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MIPI C-PHY所需的静噪滤波器


  • 对应MIPI C-PHY的3根线结构的3线静噪滤波器

  • 不影响信号品质

  • 可去除广频率范围内的共模噪声的静噪滤波器




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为MIPI C-PHY开发的共模静噪滤波器 






NFG0NCN_HL3系列是针对MIPI C-PHY的共模噪声对策而开发的静噪滤波器。


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0.90x0.68mm的小型尺寸,3根线由磁性结合的共模静噪滤波器,为MIPI C-PHY用的3线结构。NFG0NCN162HL 3在900 MHz和3 GHz之间具有共模衰减峰值,适用于防止对载波频率的噪声干扰。

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05

NFG0NCN_HL3系列的静噪效果


使用NFG0NCN_HL3系列可有效降噪。下图为传输线路放射的噪声频谱在滤波器插入前后的比较。插入NFG0NCN162HL3后,2GHz以下明显的噪声被大量消除。



MIPI C-PHY用共模静噪滤波器的静噪效果①

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其次,可以通过近磁场探针来观察基板上的噪声分布是如何变化的。

在滤波器插入部分后面的位置减少噪声分布,并且0.8GHz或1GHz的降噪量是突出的。

MIPI C-PHY用共模静噪滤波器的静噪效果②

MIPI C-PHY用共模静噪滤波器NFG0NCN_HL3系列的静噪效果。


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信号波形验证 




NFP0NCN_HL3系列插入信号线,确认不会影响信号波形。都可发现信号眼图符合图形。

MIPI C-PHY用共模静噪滤波器的信号传输特性的确认

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共模静噪滤波器对偏移的改善效果 



共模静噪滤波器对差分信号线的偏移有改善效果。


偏移是因多个信号线之间的信号传输时间差而发生的电路非对称性所产生,个别信号偏移会使收信端接收到的信号电位差产生变化,从而降低电路的工作效率。


发生偏移的差分信号电路使用了共模滤波器后,偏移产生的共模成分得到去除,偏移得到改善。以下为共模静噪滤波器对偏移的改善示例。


共模静噪滤波器对偏移的改善效果


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共模静噪滤波器对传输信号的偏移有改善效果。信号的偏移(信号之间的时滞)通过共模传播,因此使用共模静噪滤波器可改善偏移。



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总 结 


  • MIPI C-PHY与原来的差分传输线不同,由3根线传输,不能使用原来的2线用的共模静噪滤波器。


  • NFG0NCN_HL3系列是以用于MIPI C-PHY为前提设计的3线共模静噪滤波器。


  • 使用NFG0NCN_HL3系列,可以减低MIPI C-PHY传输中的共模噪声,抑制信号品质的劣化。


  • 使用共模静噪滤波器对信号的偏移有改善效果。


  • NFG0NCN162HL3#的外观&形状&规格:

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