Achtergrond

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

Snelle Video Links zonder storing

Autonome voertuigen vormen één van de grote trends die de toekomst van de automobielindustrie zullen veranderen. Daarbij is er behoefte aan meer veiligheid en informatie voor de bestuurder en de passagiers. Dit leidt tot de ontwikkeling van Advanced Driver Assist Systems (ADAS) en veiligheidsgerelateerde infotainment-toepassingen voor gebruik in toekomstige autonome voertuigen.

Het aantal camera's en displays in de auto neemt snel toe en dus ook de vraag naar video-verbindingen (tot wel 16 Gbit/s). Daarbij mag u het voertuig zien als een ruwe omgeving. De video-verbindingen vragen dan ook om ESD-bescherming die compatibel is met de EMC-eisen van de automotive-sector. In dit artikel wordt de invloed van de ESD-bescherming vergeleken met andere onderdelen, zoals kabels, connectoren en printen in een Video Link interface.

Video Links
Bij Video Links gaat het om point-to-point interfaces met een grote bandbreedte. De fysische verbinding kan gebalanceerd zijn of ongebalanceerd via een coaxkabel. Verder worden ze soms ook gebruikt om voedingsspanning te leveren aan de videobron. Bij coax noemen we dit Power-over-Coax (PoC) in analogie met Power-over-Ethernet (PoE).
Video Link-interfaces worden voornamelijk gebruikt voor het overbrengen van videosignalen van bijvoorbeeld parkeercamera's waarbij PoC erg aantrekkelijk is.

 
Afbeelding 1. Schema van een gebalanceerde videolink.

Zoals u ziet in afbeelding 1, zijn er twee mogelijke posities voor een ESD-bescherming: ESD1 en ESD2. Voor optimale ESD-bescherming is ESD1 de optimale plaats. De ESD-puls kan daarmee meteen bij de connector worden weggeleid. Bij automotive wordt ook ‘short to battery' gebruikt. In dat geval kan de ESD1-positie worden gebruikt, mits de doorslagspanning (Reverse Standoff Voltage VRWM) van de ESD-bescherming groter is dan 13,5 V. Als er geen short to battery wordt uitgevoerd, kan een VRWM van 5 V of minder worden gekozen. Positie ESD2 wordt niet geraakt door de short to battery, omdat de condensatoren de gelijkstroom blokkeren. Hier is een doorslagspanning van 5V of minder toelaatbaar. Soms is een capacitieve koppeling van de afscherming van de kabel vereist. De afscherming kan dan worden gebruikt als massareferentie voor de ESD-bescherming.
Bij de keuze van een ESD-bescherming zijn er meerdere parameters die het signaal beïnvloeden. Tijdens normaal gebruik is de spanning over de ESD-bescherming zeer klein, meestal minder dan 1 V. In dit geval gedraagt de ESD-bescherming zich als een capaciteit parallel met de signaalweg. Deze capaciteit, Cd, is een van de belangrijkste parameters voor de signaalkwaliteit. Vanwege de grote datasnelheid tot 16 Gbit/s zijn zeer lage waarden van Cd < 1 pF essentieel. Het effect van zo'n capaciteit op de S-parameter is in afbeelding 2 weergegeven voor frequenties tot 6 GHz.


Afbeelding 2. Verlies als functie van de frequentie voor gebruikelijke capaciteitswaarden.

Condensatorwaarden onder 1 pF blijven duidelijk boven de 3 dB-limiet - 0,5 pF zelfs boven 1 dB. In het algemeen laten dus waarden onder 1 pF of zelfs onder 0,5 pF een zeer goede signaaloverdracht toe tot 6 GHz.
Afbeelding 3 toont een vergelijking van de capaciteit in een gesimuleerd apparaat met een meting aan een echte ESD-diode van het type PESD30VF1BL. Bij deze simulatie is de typische waarde van Cd van 0,27 pF uit de datasheet gebruikt. Zowel de Insertion Loss (IL) als de Return Loss (RL) komen goed overeen tot 6 GHz, wat aantoont dat de capaciteit een heel goede indicator is voor de signaalintegriteit.

 
Afbeelding 3. S-Parameter-simulatie van een capaciteit van Cd = 0,27 pF en een vergelijking met de gemeten S-parameter van een echt component. Er is een goede overeenstemming tot 6 GHz.

Om de invloed op de signaalintegriteit van de hele keten, inclusief de serializer (Tx) en deserializer (Rx), te onderzoeken, is de gehele print- en kabeloverdracht gesimuleerd (zie afbeelding 4). Als substraat is een FR4-printplaat met εr = 4,6, tanδ = 0,02 gebruikt. Als gelijkspanningsblokkade zijn ideale condensatoren van 100 nF gekozen. De kabel wordt vertegenwoordigd door de gemeten S-parameter van een SPP-kabel (Shielded Parallel Pair) met een lengte van 10 m. De connector werd gesimuleerd door een niet-aangepaste microstrip-lijn van 120 Ω. In werkelijkheid is de impedantie van de connector zeer sterk afhankelijk van de printplaat en kan die variëren van 60...150 Ω of meer, wat een grote invloed op de hele signaaloverdracht kan hebben.
Om de impact van de ESD-bescherming te onderzoeken, is de gemeten S-parameter van de Nexperia PESD30VF1BL gebruikt. Deze heeft een typische capaciteit van 0,27 pF en een zeer compacte SMD-behuizing (SOD882BD). We moeten wel vermelden dat de routing van print niet is meegenomen vanwege de zeer compacte behuizing en de kleine invloed op de signaalintegriteit.


Afbeelding 4. Opbouw van de linksimulatie in ADS - Onderzoek de invloed van ESD-bescherming op basis van de differentiële S-parameter. Te zien is dat de invloed van de ESD-bescherming klein is vergeleken met de andere componenten in de link, zoals de kabel of de connector.

Resultaat
In afbeelding 4 ziet u de vergelijking van de S-parameters (IL en RL) van de hele link van Tx naar Rx met en zonder de ESD-bescherming. Het blijkt dat de kabel, de connector en de print de meest dominante componenten zijn. De bijdrage van de ESD-bescherming is dus van minder belang.

Voor meer informatie klik hier .

Auteur: Dr.-Ing. Andreas Hardock en Lukas Droemer, Nexperia

Afdrukken | Mail door

Meer nieuws van Nexperia

> Miniatuur-zenerdiodes
> Nexperia is officieel van st...
Toon volledig overzicht

Meer achtergrond

> Hoogwaardige LCR- en imped...
> Machinebouw event 2022
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

Auto technologie ontwikkeling komt met verrassingen

Software-boycot?

Kerncentrales, Covid-19, Semiconductors en Robotisering

Toon alle columns / opinies

Energietechniek

Lees hier nieuws rond het thema Energietechniek.

Advertorial

VanLien/ABB Noodverlichting wijst de weg
Test je kennis & win een slipcursus!
Het doel van noodverlichting is eenvoudig: zorgen voor een veilige uitweg. Hoe regel je dat? Wat weet jij over noodverlichting? Test je kennis in de WegWijsQuiz van VanLien/ABB Noodverlichting. Je maakt dan kans op een slipcursus op Circuit Zandvoort. Naar de Quiz! >>

Sponsored content

  
Nauwkeurige en ergonomische schroevendraaiers van WERA
Service- en onderhoudsbenodigdheden van de serie Kraftform Micro. Lees meer >>

advertorial

Sinds 1999 waarborgt ICAPE Group de toelevering van printen en op maat gemaakte technische onderdelen voor grote spelers in de globale elektronica-industrie. Met bijna 3000 actieve klanten ontwikkelt het Franse bedrijf zich tot een van de gevestigde wereldleiders in zijn sector.

Vacatures

ASML - Veldhoven
Management Assistant
Does assisting top managers in a dynamic, high demanding, international environment energize you? Then ASML is what you are looking for! Every day you use technology that contains microchips. From smartphones and laptops, to washing machines, credit cards and cars. ASML is the world leader of advanced technology systems for the semiconductor industry. Due to our growth we are continuously searching for new talent. We like to welcome pro-active team players and strong communicators who can deliver high quality services to our Management Support Organization (MSO). You will be part of a creative, dynamic work environment with encouraging management assistants. We have multiple opportunities for junior, mid-level and senior candidates.
Read more >>
Application form >>

Hertek B.V. - Weert
Teamleider Service (50% Weert - 50% landelijk)
Ben jij op zoek naar een zeer afwisselende en interessante teamleiders functie?
Wil je naast het aansturen van je service en planning medewerkers vanuit kantoor, ook een aantal dagen per week op pad naar je medewerkers in de buitendienst? Kwaliteit, veiligheid en welzijn voor onze medewerkers staat hoog in het vaandel. Wil je graag werken bij een bedrijf dat verbetervoorstellen en initiatieven van hun medewerkers waardeert?
Dan is deze baan bij de Hertek Groep wellicht iets voor jou. Lees meer >>

AE Sensors - Dordrecht
Sales engineer
AE Sensors BV is een groothandel die ook totaaloplossingen levert en ontwikkelt. Wij zoeken een techneut die met passie voor elektronica en sensoren graag problemen oplost en uitdagingen zoekt. Daarnaast is flexibiliteit een absolute pré. Het kan zijn dat je op het ene moment op een offshore platform, een zeegaand schip of een kraan in de Rotterdamse haven staat, maar een paar uur later in de clean room van een chip machine fabrikant.
Lees meer >>

Vandentempel Service - Hattem
Kalibratietechnicus
Binnen een team van technisch specialisten ga je diverse test- en meetapparatuur kalibreren. Je maakt hierbij gebruik van moderne hoogwaardige Fluke kalibratoren in combinatie met MET/CAL kalibratie management software. Of het nu gaat om eenvoudige laagspanningstesters of complexe meetapparatuur voor midden- of hoogspanningstoepassingen; bij Vandentempel kun je jouw technische hart ophalen en jezelf blijven ontwikkelen. Lees meer >>

lees e-totaal digitaal

Lees hier de meest recente editie van e-totaal magazine!
U scrollt eenvoudig door de verschillende artikelen en via de actieve hyperlinks komt u direct in contact met de verschillende leveranciers en adverteerders.

Veel leesplezier!

Wilt u de papieren editie gratis ontvangen, vul dan uw gegevens in via het contact formulier .

Bedrijf in beeld

ICAPE Group ; Expert services supplier of customized PCBs and technical parts.

AVE Added Value Electronics

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

Advertorials

RS Components Nederland:
De rol van sensoren in IIoT - Sensoren zijn een sleuteltechnologie geworden. Lees in deze gratis whitepaper alles over de cruciale rol van slimme sensoren in het Industrial Internet of Things en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

Transfer Multisort Elektronik:
Hoe meet ik stroomverbruik - kom te weten hoe u zelf uw stroomverbruik thuis kunt meten!

RS Components Nederland:
Tussen leverancier en klant
RS Components is meer dan een webshop

Transfer Multisort Elektronik:
DC-spanningsomvormer - welke te kiezen?

Binder Nederland B.V.:
M16-connectoren
De perfecte oplossing voor toepassingen die veel contacten vereisen

Acal BFi:
5G voor uw project?
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?

Transfer Multisort Elektronik:
Optische kabel - alles wat u moet weten

RS Components Nederland:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Volg e-totaal

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.