信号变压器测试总结11.1.docx

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1、信号变压器原理分析与测试硬件一部米培燃版本历史版本/状态责任人起止日期备注V1.1/草稿米培燃2007.10.31初始文档1 .信号变压器介绍11.1 信号变压器原理11.1.1 基本概念11.1.2 噪声21.1.3 信号变压器的基本线路21.2 举例分析信号变压器41.2.1 IOBASE-T信号变压器41.2.2 100BaseT1OOOBaseT信号变压器61.3 性能改善82 .信号变压器的主要参数及其测试方法设计92.1 波峰焊及回流焊测试92.2 电感测试（L）92.3 漏电感测试（LL）102.4 直流阻抗测试（DCR）112.5 杂散电容（CW/W）122.6 自振频率SRF

2、测试（此项目目前没有条件进行测试）142.7 匝数比，相位测试（Turnratio-PrkSec）（此项目目前没有条件进行测试）142.8 高压测试（HI-PoT）152.9 插入损耗测试（INSERToNLoSS）（此项目目前没有条件进行测试）152.10 回程损耗测试（RETURNLOSS）（此项目目前没有条件进行测试）162.11 串扰（CROSSTALK）（此项目目前没有条件进行测试）182.12 共模抑制比（CMRR）（此项目目前没有条件进行测试）193 .错误数据原因及造成影响分析193.1 电感（L）193.1.1 发生测试的电感值过小的情况时，寻找其原因的办法：203.1.2

3、电感值低所带来的后果：203.2 漏电感（LL）203.2.1 漏电感过大所造成的不良影响有：203.2.2 漏电感过大的原因：213.3 杂散电容(CW/W)213.3.1 杂散电容过大的造成的不良影响：213.4 直流阻抗(DCR)213.5 插入损耗(INSERTIONLOSS)回程损耗(RETURNLOSS)串扰(CROSSTALK)共模抑制比CMRR214 .对比鸿磬公司测试方案结合公司自身情况分析214.1 基本知识214.2 测试过程及总结224.2.1 电感测试224.2.2 漏电感测试234.2.3 直流电阻DCR测试234.2.4 杂散电容(CW/W)测试244.2.5 匝

4、数比，相位测试244.2.6 高压测试254.2.7 插入损耗测试(INSERTIONLOSS)回程损耗测试(RETURNLe)SS)254.2.8 串扰(CROSSTALK)254.2.9 共模抑制比CMRR264.2.10 总结、说明265 .附录276 .参考资料321 .信号变压器介绍在网络系统中，我们使用磁性泄波器件(magneticfiltermodule)也就是信号变压器，它包含隔离变压器(Isolationtransformers),共模抑制(commonmodechokes)。信号变压器的作用就是让网络系统通过FCC美国联邦通信认证以及保持信号的完整性。网络信号变压器能提供阻

5、抗匹配，SignaIShaPingandCOnditiOning,高电压隔离，隔离异常以及降低共模噪声。网络信号变压器作为个模拟信号接口，其中包含变压部分(transformer),共模扼流圈(ComrnonModeChoke),(自耦合变压器)Autotransformer三大部分，共模扼流圈被设计用来降低了共模抑制级别，对降低EMl(电磁干扰)的影响做出贡献。网络信号变压器运用的网络环境：IOBase-TFullDuplexFDDI100Base-TXFullDuplex100OBase-THomeLAN1.0/2.0Speed20Mbps100Mbps100Mbps100OMbpsIMb

6、psZlOMbpsStandard802.3ANSIX.3T9802.3802.3HomePNACableTypeUTPCAT3,4,5STPUTPCAT3,4,5STPUTPCAT5STPUTPCAT5STPPhoneline1.1 信号变压器原理1.1.1 基本概念在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，此为互感应原理，变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。而信号变压器的原理与一般变压器基本相同变压公式：NiZNo=ViZVoVi输入电压，Vo输出电压变流公式：NiNo

7、=liloIi输入电流，Io输出电流变阻公式：(NiNo)*(Ni/NO)=Zi/ZoZi输入阻抗，ZO输出阻抗。1.1.2 噪声NOiSe有两种 DifferentialCommOnMode.简称DM,差模噪声。 CommonMode.简称CM,共模噪声。信号变压器控制噪声的方式 Choke:作用是阻隔。 ALItOtranSfonner:作用是导流。1.1.3 信号变压器的基本线路常用的信号变压器一般分为三个模块：1 .信号变压部分(transformer)2 .共模扼流圈(CornmOnMOdeChoke)3 .自耦合变压器(AUtoTranSformer)共模扼流圈和自耦变压器的端接法

8、,对在局域网(LAN)和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中,是引起射频干扰的主要因素,所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。CafTEon MOae CrX)KStetr TransformerAuto 】rasfermer.-ICommonCnokd在以电缆传输信号时,差模电流全流过负载，差模信号是作为携带信息“想要”的信号。而在以电缆传输信号时，没有共模电流流过负载，所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线。因为共模信号不携带信息,所以它是“不想要”的信号。对绞线中的差模信号：对纯差模信号而言,它在每一根导

9、线上的电流是以相反方向在一对导线上传送。如果这一对导线是均匀的缠绕,这些相反的电流就会产生大小相等,反向极化的磁场,使它的输出互相抵消。在无屏蔽对绞线中,不含噪音的差模信号不产生射频干扰。对绞线中的共模信号：共模电流在两根导线上以相同方向流动,并经过寄生电容CP到地返回。在这种情况下,电流产生大小相等极性相同的磁场,它们的输出不能相互抵消。共模电流在对绞线的表面产生一个电磁场,它的作用正如天线一样。在无屏蔽对绞线中,共模信号产生射频干扰。1.1.3.1 共模扼流圈在信号传输时，传输介质会包含个很明显噪声能量，如果这种噪声没有被抑制的话，传输信号就有可能被中止，而信号变压器里的共模扼流圈就扮演了

10、将这种共模噪声降低到可以接受范围内的角色。对于理想的单磁芯、双绕组的共模扼流圈,将不考虑在实际扼流圈中或多或少存在的直流阻抗，杂散电容（CWW,DCR,Cp等）的影响。这样的假设是合理的,因为一个好的扼流圈设计,它的直流阻抗和电路的源阻抗、负载阻抗相比是可以忽略的。1 .理想共模扼流圈对差模信号的效应差模电流以相反的方向流过共模扼流圈的绕阻,建立大小相等,极性相反的磁场,它能使输出相互抵消,见图13。这就使共模扼流圈对差模信号的阻抗为零。差模信号能不受阻地通过共模扼流圈。三13&短兵稹据现阉中的JL根信号2 .理想共模扼流圈对共模信号的效应共模电流以相同的方向流过共模扼流圈绕组的每一边,见图1

11、4,它建立大小相等相位相同的相加磁场。这一结果就使共模扼流圈对共模信号呈现高阻抗,使通过共模扼流圈的共模电流大大地减弱。实际减弱量（或共模抑制量）取决于共模扼流圈阻抗和负载阻抗大小之比。用141.1.3.2 有中心抽头的自耦变压器自耦变压器是以定向电流传递方式实现能量传输的。对于理想的自耦变压器,不考虑实际或多或少存在的杂散电容直流阻抗（CWW,DCR,Cp等）的影响。这样的假设是合理的,因为一个好的自耦变压器设计,它的杂散阻抗和电路的源阻抗、负载阻抗相比是可以忽略的。I、理想自耦变压器对差模信号的效应从差模信号看,有中心抽头的白耦变压器是两个在相位上相同的对分绕组,见图15。这就意味差模电流

12、在其中所形成的磁场,会使其对差模电流呈现高阻抗。相当于对差模信号并联了一个高阻值的阻抗,它对差模信号的大小没有影响。用15 理想白羯更压B中的星机体号2、理想自耦变压器对共模信号的效应从共模信号看,有中心抽头的自耦变压器是两个在相位上相反的对分绕组,见图16。这就意味共模电流在其中会形成大小相等相位相反的磁场,这一磁场会使共模电流的输出互相抵消。对共模信号呈现零阻抗效应,使共模信号直接短路到地。 16SBt*tr1.2举例分析信号变压器1.2.1 IoBASET信号变压器TypicalSchematicRCVXMJT1.2.1.1 IOBase-T低通漉波OLrnm_IyYYYvLrrm结构设

13、计 EMl滤波，Wave-Shaping ReduceOvershoot&Ringing 降低噪声干扰 1.owpass3Poles-7Poles 截至频率17MHZ设计滤波的主要目的是通过降低任何高频率或差模噪声来改善流进数据流的信噪比。1.2.1.2 IOBaseT变压能 隔离电压150OV 信号带宽10oKHZ-40MHz 阻抗匹配100C 降低共模发散CommOnModeEmissions 自感系数要求：140uH-200uHminimum这里通过IOBASE-T信号变压器隔离两个分开的系统，同时抑制了共模干扰。实际变压器初级和次级绕组之间有一个很小但不等于零的杂散电容CWW,这个电容

14、是绕组之间存在非电介质和物理间隙所产生的。信号变压器的中心抽头可以通过电容接地来达到更好的抑制共模噪声的目的。通过以相三点控制IOBASE-T信号变压器的性能：.绕线圈是最重要的几种控制信号变压器性能的方法之一，绕线必须均匀整齐绕满一周，没有重叠，这样来维持漏电感(LL)以及杂散电容(CWW)越低越好。越低的漏电感(LL)能够获得更好的插入损耗(InSertionLOSS)以及回程损耗(RetUm1.oss)o越低的杂散(CWW)能够帮助控制共模抑制。1.2.1.3 IOBaSeT共模扼流圈 EMI滤波 共模噪声衰减 自感要求，Typical25uH-36uHmin.在高频条件下,共模抑制是系统通过FCC测试要求的必须条件。这些抑制模块被设计为对共模噪声元件显现出很高的阻抗，但是对于差模噪声元件显现出低阻抗，这样对于EMl滤波来说能够得到更好的效果。怎样控制共模抑制的性能？输入，输出的绕线组要使他们之间的杂散电容最小值化，否则，杂散电容会降低共模扼流圈对共模噪声阻隔的影响。1.2.2 100BaseT1OOOBaseT信号变压器TypicalSchematicSchematic24 TX123 XI-TD4D4-D4 +101 11211 CT: 1 CT2 10 9 0 7 6542 2 2 .1 1 1 1 1 1+ 2 - 3 - + 4 - 1