Murata MIPI C-PHY에 대한 잡음 억제

MIPI C-PHY의 의미

MIPI C-PHY는 표준 조직 MIPI Alliance가 수립한 모바일 장비 내부의 데이터 전송을 위한 표준입니다. C-PHY의 신호 속도는 레인당 5.7Gbps인 반면, D-PHY는 레인당 최대 속도가 2.5Gbps입니다.

M-PHY 표준도 D-PHY의 후속 제품으로 생성되었지만 C-PHY 표준은 D-PHY와 M-PHY 간의 브리지 표준으로 생성되었습니다. D-PHY는 레인당 2개의 핀을 구성하는 일반적인 차동 전송 라인을 사용하는 반면, C-PHY는 레인당 3개의 핀을 구성하는 보다 복잡한 차동 전송 라인을 사용합니다.

C-PHY 이점
•   C-PHY가 3개의 라인을 통해 데이터를 전송 → 데이터 전송 속도 증가(신호 주파수는 D-PHY와 동일).
•   클록 라인 없음 → 기존 설계 장치에 비해 공간 절약.

        •   하나의 레인으로 3개의 데이터 라인 전송
•   클록 라인이 없음.
•   3개의 라인(A, B 및 C) 값이 고, 중 또는 저가 됨.
•   세 직선은 각각 다른 값을 가지게 됨. (2개 이상의 라인이 동일한 조건에 있을 수 없음.)
•   수신은 각 두 라인(AB, BC, CA)의 차동에 의해 이루어짐.
•   각 라인은 50Ω 및 100Ω과 차동으로 정합됨.

MIPI C-PHY에 필요한 잡음 필터

기존 MIPI D-PHY에서, 차동 신호에 부정적인 영향을 주지 않으려면 공통 모드 잡음을 제거해야 합니다. 이를 달성하기 위해 2 라인 공통 모드 잡음 필터가 사용됩니다. 하지만 MIPI C-PHY는 3개의 신호 라인을 사용하여 차동 신호를 전송하므로 일반적인 공통 모드 잡음 필터를 그대로 사용할 수 없습니다.

한 가지 가능한 방법은 3개의 공통 모드 잡음 필터(아래, 왼쪽 그림)를 결합하는 것입니다. 하지만 이 현상은 신호에 큰 영향을 미치므로 충분한 공통 모드 잡음 억제 효과를 기대할 수 없습니다. 결과적으로 MIPI C-PHY 잡음 억제에는 3선 차동 신호를 지원하는 공통 모드 잡음 필터가 필요합니다.

내부적으로 3개 라인을 자기 결합하는 3선 공통 모드 잡음 필터를 사용하는 경우, 신호를 효과적으로 전달할 수 있는지 확인하기 위해 회로 시뮬레이션을 사용합니다.

2선 필터를 사용하면 전송 파형이 방해를 받습니다. 하지만 3선 공통 모드 잡음 필터를 사용한 경우 Murata는 신호가 파형으로 간섭 없이 전송된다는 사실을 발견했습니다.

2선 및 3선 CMCC 비교

MIPI C-PHY용으로 개발된 공통 모드 잡음 필터

Murata의 NFG0NCN_HL3 시리즈는 MIPI C-PHY에서 공통 모드 잡음에 대한 대책으로 개발된 잡음 필터입니다. 0.90mm x 0.68mm의 소형 크기 내에서 이러한 공통 모드 잡음 필터의 구성에서 3개의 라인이 자기적으로 결합됩니다.

NFG0NCN162HL3의 삽입 손실 피크는 900MHz~3GHz입니다. 이러한 특징 덕분에 반송파 주파수에 대한 잡음 간섭을 방지하는데 적합합니다.

NFG0NCN_HL3의 효과

Murata의 NFG0NCN_HL3 시리즈는 잡음 대책의 효과를 확인하는데 사용되었습니다. 아래 차트는 필터 삽입 전후 전송 라인에서 방사되는 잡음 스펙트럼을 비교합니다.

NFG0NCN162HL3을 삽입하면 2GHz 미만의 눈에 띄는 잡음을 크게 줄일 수 있습니다.

그런 다음, 근거리 자기장 프로브를 사용하여 PCB의 잡음 분포가 변경되는 정도를 관찰했습니다.

필터 삽입 부분 이후 위치에서 잡음 분포가 감소하고 특히 0.8GHz 또는 1GHz 잡음 감소량이 현저하게 나타났습니다. (아래 그림 1)

MIPI C-PHY용 NFG0NCN_HL3 시리즈 공통 모드 잡음 필터에 대해 잡음 대책 효과를 확인했습니다. (아래 그림 2)

MIPI C-PHY용 공통 모드 잡음 필터의 잡음 대책 효과

MIPI C-PHY(2)용 공통 모드 잡음 필터의 잡음 대책 효과

신호 파형 확인

Murata는 NFG0NCN_HL3 시리즈를 신호 라인에 삽입함으로써 신호 파형에 부정적인 영향을 미치는지 확인했습니다. Murata는 템플릿 사양에 부합하는 신호의 안구 패턴을 확인했습니다.

MIPI C-PHY용 공통 모드 잡음 필터의 신호 전송 특성 확인

스큐 개선 효과

공통 모드 잡음 필터는 차동 신호 라인의 스큐를 개선하는데 효과적입니다.

스큐는 여러 신호 라인 사이의 신호 전파 시간의 이동을 나타냅니다. 스큐는 회로 및 기타 요인의 비대칭 품질에 의해 생성됩니다. 이러한 각 신호의 변환은 수신 측에서 수신되는 신호 전위 차이를 변화시킵니다. 이 프로세스는 회로의 작동 마진을 줄입니다.

스큐가 있는 차동 신호 회로의 공통 모드 필터를 사용하면 스큐에 의해 생성된 공통 모드 구성 요소가 제거되고 스큐가 개선됩니다. (아래 스큐 다이어그램)

공통 모드 잡음 필터의 스큐 개선 효과
공통 모드 잡음 필터의 사용은 전송 신호의 왜곡을 개선하는 데 효과적일 것으로 예상할 수 있습니다. 스큐(신호 간 시간 지연)는 공통 모드에 의해 전파되므로 공통 모드 잡음 필터를 사용하면 스큐를 개선할 수 있습니다.

요약

        •   MIPI C-PHY는 지금까지 사용된 차동 전송 라인과 다른 3선 전송 라인을 사용합니다. 그 결과, 기존의 2 라인 공통 모드 잡음 필터를 MIPI C-PHY 와 함께 사용할 수없습니다.
•   Murata의 NFG0NCN_HL3 시리즈는 MIPI C-PHY와 함께 사용하기 위한 전제 조건으로 설계된 3선 공통 모드 잡음 필터입니다.
•   NFG0NCN_HL3 시리즈를 사용하면 MIPI C-PHY로 전송되는 공통 모드 잡음을 줄이고 낮은 수준으로 신호 품질 저하를 억제할 수 있습니다.
•   공통 모드 잡음 필터를 사용하면 신호의 스큐를 개선할 수도 있습니다.

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