通过CST仿真来看共模扼流圈对USB信号EMI的抑制

大家好,这是我的第66篇原创文章。

今天我们通过CST仿真来看一看共模扼流圈对USB信号EMI的抑制。

本文采用CST 3D建模将建立USB连接器和USB信号模型。这里USB信号使用的是USB2.0信号，高速模式，信号速率100Mbps的差分信号。ARM模型使用了IBIS模型。共模扼流圈选择TDK的，100MHz时共模阻抗为90欧姆。

那么为什么要选90欧姆？

因为USB差分线的特性阻抗要求控制在90欧姆，可以保证信号传输的质量和稳定性，防止信号衰减和干扰。USB2.0标准规定了数据线的电阻范围为85-95欧姆之间，如果电阻过大或过小，就会影响信号传输的速度和稳定性。因此，在设计USB2.0接口时，需要严格按照标准要求进行设计和制造，以确保数据传输的质量和可靠性。

仿真信号采用PRBS信号，Unit interval为10ns。激励2^7个脉冲，总时间为1280ns。

仿真目标：查看USB信号在有无共模扼流圈的情况下，USB连接器输出端的电场差别。

USB仿真整体3D建模如图：

USB连接器的3D建模

共模扼流圈3D建模：

USB差分信号3D建模，PCB以及做过阻抗匹配。从ARM端到USB连接器：

仿真结果如下：

USB连接器接收端在100MHz频率下的电场对比（电场幅值显示范围保持一致）：

总结：

通常在USB电路设计的时候都会在差分线上增加一个共模扼流圈或者预留共模扼流圈的位置。根据仿真来看，USB差分线在增加共模扼流圈之后对EMI有很好的抑制作用。电场幅值大概会衰减十几个dB左右。