發布日期：2022-04-28 點擊率：122
【導讀】隨著汽車工業的不斷發展其電氣化程度越來越深，從而其各種前/后裝設備的電氣系統穩定性對車輛安全而言也愈加重要。例如根據GB/T 19056-2012和JT-T794-2011標準，車載MDVR等產品就需強制通過電火花干擾測試以確保其穩定可靠工作。
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據用于AI分析。此時用TI的FPDlink-III來實現數字視頻信號的傳輸，相較傳統的模擬視頻信號傳輸優勢明顯，但挑戰的是：在上述電火花干擾測試方面，FPDlink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，并整理相應優化方法以應對該挑戰。
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格如table.1。
Fig.1 電火花干擾實驗模型
Tabl.1 電火花信號規格
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)，此時受測終端設備被電火花所激發電磁場通過輻射的方式所干擾，而主要傳遞途徑包含FPDlink傳輸線以及受測設備PCB走線等，后續我們也就分別從這兩個方面來簡述其原理及優化方式。
2. 干擾原理及優化方式
a. PCB干擾
實驗臺中的電火花會激發強電磁場，此時受測設備也隨之處于一個很強的輻射環境下，而其中的PCB會從兩個方面被干擾并產生噪聲電壓/電流，從而影響系統正常工作：
一是PCB不同網絡/層間有寄生電容（網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生電壓噪聲，從而影響系統正常工作。
另一是PCB上構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生噪聲電流，通過板上阻抗最終也可轉化為噪聲電壓從而影響系統正常工作。
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，從而產生如上更大的感性耦合干擾）
● 設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化作用，但這種方式對產品成本影響較大，建議根據實際產品情況酌情考慮。
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，在電火花實驗產生的射頻干擾環境下會直接產生噪聲從而影響正常視頻信號質量。
所以在傳輸線的干擾優化上，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芯片的參考設計（如下為DS90UB954 參考設計），這樣對已經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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