【導讀】隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展其電氣化程度越來越深，從而其各種前/后裝設(shè)備的電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性對車輛安全而言也愈加重要。例如根據(jù)GB/T 19056-2012和JT-T794-2011標準，車載MDVR等產(chǎn)品就需強制通過電火花干擾測試以確保其穩(wěn)定可靠工作。
而與此同時，在目前MDVR智能化的趨勢下（AI），需要更精確的攝像頭視頻數(shù)據(jù)用于AI分析。此時用TI的FPDLINK-III來實現(xiàn)數(shù)字視頻信號的傳輸，相較傳統(tǒng)的模擬視頻信號傳輸優(yōu)勢明顯，但挑戰(zhàn)的是：在上述電火花干擾測試方面，F(xiàn)PDLINK更高頻的信號傳輸也更易受到干擾，本文即主要針對該問題進行原理剖析，并整理相應優(yōu)化方法以應對該挑戰(zhàn)。
1. 實驗模型及干擾途徑
電火花干擾實驗模型可參考下圖fig.1，同時實驗用電火花信號規(guī)格如table.1。
Fig.1 電火花干擾實驗模型
Tabl.1 電火花信號規(guī)格
通過上圖我們可看出，電火花干擾實驗基本等效于存在外界強干擾源情況下的EMC抗擾測試(EMS)，此時受測終端設(shè)備被電火花所激發(fā)電磁場通過輻射的方式所干擾，而主要傳遞途徑包含F(xiàn)PDLINK傳輸線以及受測設(shè)備PCB走線等，后續(xù)我們也就分別從這兩個方面來簡述其原理及優(yōu)化方式。
2. 干擾原理及優(yōu)化方式
a. PCB干擾
實驗臺中的電火花會激發(fā)強電磁場，此時受測設(shè)備也隨之處于一個很強的輻射環(huán)境下，而其中的PCB會從兩個方面被干擾并產(chǎn)生噪聲電壓/電流，從而影響系統(tǒng)正常工作：
一是PCB不同網(wǎng)絡/層間有寄生電容（網(wǎng)絡鋪銅面積越大寄生電容越大），此時會在該寄生電容上耦合產(chǎn)生電壓噪聲，從而影響系統(tǒng)正常工作。
另一是PCB上構(gòu)成回路的走線可等效看成感性線圈，在強磁場的影響下會耦合產(chǎn)生噪聲電流，通過板上阻抗最終也可轉(zhuǎn)化為噪聲電壓從而影響系統(tǒng)正常工作。
下圖模型可幫助進一步理解上述兩種干擾形成的過程。
Fig.2 干擾耦合方式
基于以上原理，對于電火花干擾，在PCB上我們可做如下優(yōu)化來提升其抗擾能力：
● 盡量用多層板（單層板往往會導致各電源/信號至地的走線回路更大，從而產(chǎn)生如上更大的感性耦合干擾）
● 設(shè)置單獨的電源層和地層
● 多層板的板層間距盡量大些，從而減小寄生電容隨之減少如上的容性耦合干擾
● 高速信號線需避免回路中有空隙/阻斷等
Fig.3 PCB layout 建議
同時原理圖設(shè)計時，在各芯片VDD或其他管腳上放置單獨的退耦電容也是一個消除該干擾的常用方法。（信號管腳需留意退耦電容是否影響正常通信等）
Fig.4 退耦電容
最后，對于這種情況下PCB的輻射干擾，一個完全閉封的導電金屬外殼或板上屏蔽罩也有很好的優(yōu)化作用，但這種方式對產(chǎn)品成本影響較大，建議根據(jù)實際產(chǎn)品情況酌情考慮。
b. 傳輸線干擾
傳輸線干擾的模型比較簡單，此時可將傳輸線看作一根長的天線，在電火花實驗產(chǎn)生的射頻干擾環(huán)境下會直接產(chǎn)生噪聲從而影響正常視頻信號質(zhì)量。
所以在傳輸線的干擾優(yōu)化上，一個良好的線纜屏蔽層就非常重要，推薦如下類型的STP與屏蔽同軸線。
fig.5 STP線
fig.6 屏蔽同軸線
建議將屏蔽線接頭撥線部分延伸入金屬外殼內(nèi)部而不要暴露在外面，同時線纜屏蔽層接大地以為干擾信號提供良好的耗散回路。
fig.7 傳輸線連接處理
除了線纜屏蔽，另外一個可以對傳輸線干擾優(yōu)化的方式是，在線纜的輸入端放一個共模電感，可參照TI-FPDLINK芯片的參考設(shè)計（如下為DS90UB954 參考設(shè)計），這樣對已經(jīng)耦合進傳輸線的噪聲也能起來一定濾除作用。
fig.8 FPDLINK輸入共模濾波
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