如何检查PoDL电路是否能够正常工作？
用于10BASE-T1L的IEEE 802.3cg-2019标准中概述了PHY要满足的电气规格，包括电压电平、时序抖动、功率谱密度、回波损耗和信号下降（衰减）。PoDL电路会对通信通道产生影响，其中回波损耗和信号衰减（或下降）是两个重要因素。
回波损耗可以衡量网络上因电缆链路各处阻抗不匹配而产生的信号反射。回波损耗以分贝为单位，对于10BASE-T1L中采用的高数据速率或长电缆距离(1700m)通信尤为重要。图3（基于Graber1的工作）显示了单对以太网(SPE) 10BASE-T1L标准(10SPE)物理层或MDI的LTspice®仿真电路。该仿真电路针对ADI公司的ADIN1110或ADIN1100 10BASE-T1L以太网PHY/MAC-PHY采用100Ω±10%端接电阻。信号耦合电容、功率耦合电感、共模扼流圈和其他EMC保护元件均进行建模仿真。功率耦合电感标称值为1000µH，相当于两个220µH的双绕组电感（880µH加上裕量）。对于某些元件，使用LTspice蒙特卡罗语法添加建议的元件值和容差范围。图4显示了相应的蒙特卡罗仿真波形和使用LTspice添加的限值线。所选元件和容差将满足回波损耗掩模规格。
图3.使用LTspice蒙特卡罗函数进行的MDI回波损耗仿真
图4.蒙特卡罗仿真波形
如何设计超低噪声电源
有线状态监测传感器具有严格的抗扰度要求。对于铁路、自动化和重工业（例如纸浆和纸张加工）的状态监测，振动传感器解决方案需要输出低于1mV的噪声，以避免在数据采集/控制器处触发错误的振动水平。这意味着电源设计向测量电路（MEMS信号链）输出的噪声必须非常低（低输出纹波）。MEMS传感器的电源设计还必须具备抗干扰能力，不受共享电源和数据线上耦合噪声的影响（高PSRR）。
要确保MEMS传感器能够检测到极小的振动，需要使用极低噪声电源。ADXL1002MEMS加速度计的输出电压噪声密度规格为25μg√Hz。在正常工作期间，MEMS电源需要满足或超过此规格，以避免降低传感器的性能。
有线CbM传感器通常由24VDC至30VDC电源供电，需使用具有高输入范围和高效率的降压转换器，以尽可能地降低功耗并提升传感器的长期可靠性。由于具有非理想容性负载，降压转换器的电压纹波可能有几十毫伏，不适合为3V/5V MEMS传感器供电。使用共模扼流圈或大容量电容可以减小降压输出纹波电压。但在降压输出端需要使用一个超低噪声LDO稳压器，以确保为MEMS传感器提供只有微伏级噪声的电源。
为10BASE-T1L传感器原型供电
图5显示了数字有线MEMS传感器的一种电源设计。其中的LT8618专为工业传感器设计，具有以下特性：
u 宽输入范围高达60V
u 低输出电流100mA
u 效率高达90%
u 微型2mm × 2mm LQFN封装
u
u 图5.数字有线MEMS传感器的电源设计
图5显示LT8618具有24VDC输入，可调节至3.7V后输入LT3042，从而为MEMS传感器电路提供3.3V电源。
LT3042是一款高性能、超低噪声LDO稳压器，具有以下特性：
u 0.8µV rms时提供超低有效值噪声（10Hz至100kHz）
u 超高PSRR（1MHz时为79dB）
u 微型3mm × 3mm DFN封装
“如何使用LTspice获得出色的EMC仿真结果 - 第1部分”一文详细介绍了LTspice仿真电路，并讨论了LT8618和LT3042的EMC性能。此文中的图19和图20显示了在LT3042输入端施加EMC干扰时的仿真结果。结果表明，即使LT3042的输入端存在1V p-p EMC干扰，其电压纹波也小于200µV。
集成数字硬件设计和机械外壳
MEMS振动传感器的封装采用钢材或铝材外壳，能够牢固连接在受监控设备上，并提供防水和防尘性能(IP67)。对于振动传感器，外壳的固有频率必须大于由MEMS传感器测量的所施加振动负载的固有频率。
ADXL1002 MEMS的频率响应曲线如图6所示。ADXL1002的3dB带宽为11kHz，谐振频率为21kHz。用于封装ADXL1002的保护外壳在灵敏度轴上需要具有21kHz或更高的一阶固有频率。同样，在设计三轴传感器时，需在垂直方向和径向分析机械外壳的固有频率。
