隨著現(xiàn)代汽車高清晰度視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)某掷m(xù)增長,高帶寬差速器屏蔽繞對電纜等汽車電纜的性能要求也在不斷提高。這些要求對于連接模塊的電纜尤其重要,例如?汽車頭裝置 顯示典型位于汽車后排的模塊,或作為汽車后排的一部分的汽車儀表集群 .

本文將重點討論一個叫做內(nèi)對斜線的關鍵參數(shù),它影響穿過100-794電纜的數(shù)據(jù)震動。它將演示工程師如何通過理解和減輕對內(nèi)斜的影響來優(yōu)化高速、高帶寬微分信號的性能。

大多數(shù)工程師都十分關注差速線的頻率域參數(shù),如衰減特性和回波損耗規(guī)格,但對時域參數(shù)如雙內(nèi)斜線關注不夠。

內(nèi)對斜線是由構(gòu)成差動對的每根導線上的不平等傳播延遲引起的差動電纜中的畸變。在設計使用差動電纜的高速通信鏈路時,往往忽略了對內(nèi)斜線的負面影響。了解對內(nèi)斜斜的時域效應的方法之一是觀察由于對內(nèi)斜斜增加引起的一種數(shù)據(jù)振動,即對間符號干擾的增加,眼睛寬度是如何減小的。 圖1 .

圖1 眼線圖測量不同電纜之間的信息系統(tǒng)。

另一方面,傾斜對模式轉(zhuǎn)換和電磁兼容性(emc)的影響并不直觀,可以令人吃驚地抽象。為了更好地理解這些效應,作者利用基本三角方程建立了一個簡單的數(shù)學模型來理解內(nèi)對斜線。

如圖所示 圖2 ,差動發(fā)射機驅(qū)動著兩條電線,這兩條電線構(gòu)成了一端的一個電纜;另一端的電纜連接到一個差動接收器。

圖2 圖中顯示了在一個電纜上傳輸?shù)牟顒訑?shù)據(jù).

在理論上,理論上零斜的理想狀態(tài)下,一個信號在正方運行的時滯與該信號在負方運行的時滯完全相同。然而,在實際的電纜中,由于電纜制造公差的變化,正方永遠不會完全匹配正方。導體的正側(cè)長度與負側(cè)長度不同,導致對內(nèi)傾斜。

在圖1中,對內(nèi)偏斜的增加逐漸減少了眼圖的寬度。在極限情況下,如果對內(nèi)斜度等于微分數(shù)據(jù)的時間周期,那么接收器看到的接收到的微分信號為零。

一個數(shù)學模型有助于揭示對內(nèi)傾斜對使用差動信令系統(tǒng)的信號質(zhì)量和電磁兼容性的影響。下面的分析假設了單音正弦波的傳輸。首先,它推導出一個理想情況下沒有任何內(nèi)對偏斜的方程,然后是一個有有限的偏斜量的情況。

如何確定對內(nèi)偏斜(理想):

· 數(shù)據(jù)+=阿拉伯數(shù)字(T)

· 數(shù)據(jù)微

· 數(shù)據(jù)微是數(shù)據(jù)加值的微分版本,基本上與數(shù)據(jù)加值相同,但在180度的相位外

公式1表示理想情況下的差動電壓(傾斜=0):

VCM_ideal = (Data_plus + Data_minus)/2 = ((Asin (ωt) + Asin (ωt + π ))/2 = 0;

VDiff_ideal = (Data_plus – Data_minus) = Asin (ωt ) – Asin (ωt + π )

= 2Asin (ωt ) (1) [Equation 1]

在沒有偏斜的情況下,共同模式電壓Vcm_理想值=0

如何確定對內(nèi)偏斜(非理想):

· 當有一對內(nèi)偏斜的bu半徑時,bu=x/t(t是時間周期[秒],x是在秒內(nèi)偏斜的)

公式4表示非理想情況:

數(shù)據(jù)_+_sk=ASIN;

Data_minus_sk = Asin (ωt + π +φ) (or –Asin (ωt + φ));

公式2表示了有限斜線的非理想情況下的共同電壓VMC_SKW。

VCM_skew = (Data_plus_sk + Data_minus_sk)/2;

= [Asin (ωt ) – Asin (ωt + φ)]/2 (2) [Equation 2]

公式3計算了非理想情況下的差差傾斜,而方程4表示了以共同模式電壓和理想差差電壓為函數(shù)的差差電壓。

VDiff_skew = (Data_plus_sk – Data_minus_sk);

= Asin (ωt ) + Asin (ωt + φ) (3) [Equation 3]

在方程3上加和減ASIN(數(shù)模T),就形成了方程4.

= 2Asin (ωt) – (Asin (ωt) – Asin (ωt + φ)) (from Equations 1 and 2)

= VDiff_ideal – 2 x CM_skew (4) [Equation 4]

在對內(nèi)斜時的差動電壓是無斜的差動電壓與在斜時的共模電壓之間的差。

另外,看看方程3,如果br=(或者180度),那么差動電壓=0。

這意味著,對于周期T的信號,如果正負面之間的總傾斜是T,差動電壓將是0。

公式4表明,在對內(nèi)偏斜的存在下,微分信號將分解為完美的不斜微分信號和共模信號的總和。任何的斜線將直接轉(zhuǎn)化為共模噪聲(基于公式4)。任何公共模式信號,取決于電纜束罩的屏蔽效果,將輻射到空氣中的電磁發(fā)射,并將對EMC產(chǎn)生不利影響。

從接收器的角度來看,確實有可能去除信號,而公式4說明了如何做到這一點。因此,如果對內(nèi)斜線可以產(chǎn)生共模信號,那么也有可能通過移除共模信號來消除一個信號。這將需要一個物理組件,在傳遞差動信號的同時有效地減弱共模信號。

圖3 顯示出這樣一個組件,它能衰減共模信號,從而在傳遞差動信號時減少對內(nèi)偏斜。這個組件被稱為共模阻塞,因為它減弱或"阻塞"信號的共模組件。由于這些共模阻塞需要在非常高的頻率工作,通常這些通常是被動的電濾波器,它在不受阻礙地傳遞差動信號的情況下阻塞共模信號,如圖3所示。公共模式的塞子是非常小的物理尺寸-小到0805,甚至設計為印刷電路板安裝。

圖3 高速串行連接中的一種通用模式的阻塞,使用的是一個繞對差動電纜。

圖4 顯示共同模式在減輕內(nèi)對對斜的效果。

圖4 圖中顯示了通過使用公共模式的阻塞實現(xiàn)的傾斜改進。

總而言之,如果電纜上的電線與最小的內(nèi)對斜線保持很好的平衡,那么使用車輛中的一個光纜就有可能成功地傳輸和接收高分辨率的數(shù)字視頻。對高速數(shù)據(jù)通信的影響主要有兩個方面:

· 顫抖(如圖2所示,傾斜對接收器輸入時所看到的眼圖的影響)

· 共模噪聲,對電磁波產(chǎn)生不利影響(如公式4所示)

工程師可以利用本文中的概念和數(shù)學模型來理解和分析在車輛中成功使用科學技術(shù)支持電纜傳輸高分辨率視頻數(shù)據(jù)的復雜性,特別是因為車輛中的視頻分辨率包含高達8K的分辨率。