EMC實(shí)用技巧：利用近場(chǎng)探頭抑制 LVDS 連接干擾?

LVDS（低壓差分信號(hào)）驅(qū)動(dòng)器與接收器可能成為強(qiáng)干擾發(fā)射源。當(dāng)電纜或插拔連接器的屏蔽存在缺陷時(shí)，LVDS 系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾易滲透并向外輻射，而這一問(wèn)題的核心誘因，往往是 LVDS 模塊中多余的共模電流。

實(shí)踐表明，共模電流的產(chǎn)生與 LVDS 模塊類型密切相關(guān)：不僅驅(qū)動(dòng)器會(huì)產(chǎn)生共模電流，接收器也可能向 LVDS 導(dǎo)線釋放大量共模電流。更關(guān)鍵的是，傳輸系統(tǒng)的插拔連接器對(duì)共模電流的抗擾能力遠(yuǎn)弱于差模電流 —— 對(duì)稱傳輸系統(tǒng)雖能通過(guò)差模電流的相互抵消實(shí)現(xiàn)抑制，但若連接器中對(duì)稱導(dǎo)線相對(duì)屏蔽的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，反而會(huì)額外耦合出差模電流。因此，通過(guò)精準(zhǔn)測(cè)量識(shí)別共模電流問(wèn)題，是在正確位置采取干擾抑制措施的前提。

圖 1測(cè)量裝置示意圖

一、測(cè)量方案：高分辨率近場(chǎng)探頭的應(yīng)用

要定位 LVDS 系統(tǒng)的共模電流問(wèn)題，需對(duì)驅(qū)動(dòng)器與接收器的引腳進(jìn)行高分辨率測(cè)量，而MFA-R 0.2-6 近場(chǎng)探頭可精準(zhǔn)滿足這一需求。

1. 測(cè)量裝置搭建

測(cè)量裝置通過(guò) RJ-45 插口與適配線連接 LVDS 模塊，核心測(cè)量環(huán)節(jié)通過(guò) MFA-R 0.2-6 近場(chǎng)探頭完成，具體測(cè)量位置分為兩類（如圖 2、圖 3 所示）：

位置 1（引腳對(duì)之間）：將探頭線圈面置于 LVDS 引腳對(duì)之間（如接收器的引腳 1 與引腳 2 之間）；

位置 2（引腳對(duì)之外）：將探頭線圈面置于 LVDS 引腳對(duì)外側(cè)（如接收器的引腳 1、2 與空置的引腳 3 之間）。

測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)ChipScan-ESA 測(cè)量與記錄軟件采集，通過(guò)對(duì)比兩個(gè)位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度，可判斷電流類型（共模或差模）。

2. 電流類型與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)規(guī)律

磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布直接反映電流類型，二者存在明確關(guān)聯(lián)：

差模電流特征（圖 4）：若 LVDS 引腳對(duì)載有差模電流，引腳之間的磁場(chǎng)會(huì)相互疊加，因此 “引腳對(duì)之間” 的測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)顯著高于 “引腳對(duì)之外”；

共模電流特征（圖 5）：若 LVDS 引腳對(duì)載有共模電流，引腳之間的磁場(chǎng)會(huì)相互抵消，因此 “引腳對(duì)之間” 的測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)反而低于 “引腳對(duì)之外”。

二、測(cè)量結(jié)果解讀：定位共模電流來(lái)源

通過(guò) MFA-R 0.2-6 探頭對(duì) LVDS 驅(qū)動(dòng)器與接收器的測(cè)量，可清晰識(shí)別共模電流的產(chǎn)生位置，具體結(jié)果如下（圖 6、圖 7 中，紅色曲線為 “引腳對(duì)之間” 測(cè)量值，藍(lán)色曲線為 “引腳對(duì)之外” 測(cè)量值）：

1. LVDS 驅(qū)動(dòng)器（TTL-LVDS 類型）

驅(qū)動(dòng)器輸出引腳對(duì)（引腳 5、6）的電流以差模電流為主：引腳對(duì)之間的場(chǎng)強(qiáng)最大，引腳對(duì)之外的場(chǎng)強(qiáng)最?。ǚ蠄D 4 差模電流特征）；但兩場(chǎng)強(qiáng)存在微小差異，表明仍存在少量附加共模電流成分。

2. LVDS 接收器（LVDS-TTL 類型）

接收器輸入引腳對(duì)（引腳 1、2）的測(cè)量結(jié)果與驅(qū)動(dòng)器相反：引腳對(duì)之間的場(chǎng)強(qiáng)弱于引腳對(duì)之外（符合圖 5 共模電流特征），這表明接收器會(huì)主動(dòng)產(chǎn)生共模電流—— 這一現(xiàn)象超出常規(guī)認(rèn)知，通常難以預(yù)先判斷。

三、干擾抑制方案：針對(duì)性解決共模電流問(wèn)題

LVDS 系統(tǒng)的干擾發(fā)射路徑已明確：驅(qū)動(dòng)器與接收器產(chǎn)生的共模電流，會(huì)通過(guò) RJ-45 插口與連接適配線向外輻射。針對(duì)這一問(wèn)題，最有效的解決方案是在數(shù)據(jù)線關(guān)鍵位置集成節(jié)流元件：

在 TTL-LVDS 驅(qū)動(dòng)器的輸出端（引腳 5、6）加裝數(shù)據(jù)線節(jié)流元件；

在 LVDS-TTL 接收器的輸入端（引腳 1、2）加裝數(shù)據(jù)線節(jié)流元件。

若未通過(guò) MFA-R 0.2-6 探頭進(jìn)行測(cè)量分析，將難以發(fā)現(xiàn)接收器產(chǎn)生共模電流的問(wèn)題，更無(wú)法針對(duì)性采取輸入端節(jié)流措施 —— 因?yàn)?LVDS 模塊的電流類型（共?；虿钅＃┩耆Q于其內(nèi)部線路設(shè)計(jì)，與模塊類型相關(guān)且無(wú)法通過(guò)外觀或規(guī)格書預(yù)測(cè)。

四、關(guān)鍵結(jié)論

LVDS 接收器產(chǎn)生共模電流是真實(shí)存在的現(xiàn)象，需通過(guò)實(shí)測(cè)驗(yàn)證，不可僅憑經(jīng)驗(yàn)判斷；

MFA-R 0.2-6 近場(chǎng)探頭是識(shí)別 LVDS 系統(tǒng)共模電流的核心工具，通過(guò) “引腳對(duì)之間 / 之外” 的雙位置測(cè)量，可精準(zhǔn)定位干擾源；

干擾抑制措施需與實(shí)測(cè)結(jié)果匹配：針對(duì)驅(qū)動(dòng)器的少量共模電流、接收器的顯著共模電流，在對(duì)應(yīng)引腳端加裝數(shù)據(jù)線節(jié)流元件，可有效阻斷干擾發(fā)射路徑。

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