了解汽车电缆的内对倾斜

[导读]随着现代汽车高清晰度视频数据传输的持续增长,高带宽差速器屏蔽绕对电缆等汽车电缆的性能要求也在不断提高。这些要求对于连接模块的电缆尤其重要,例如汽车头装置显示典型位于汽车后排的模块,或作为汽车后排的一部分的汽车仪表集群 .

随着现代汽车高清晰度视频数据传输的持续增长,高带宽差速器屏蔽绕对电缆等汽车电缆的性能要求也在不断提高。这些要求对于连接模块的电缆尤其重要,例如汽车头装置显示典型位于汽车后排的模块,或作为汽车后排的一部分的汽车仪表集群 .

本文将重点讨论一个叫做内对斜线的关键参数,它影响穿过100-794电缆的数据震动。它将演示工程师如何通过理解和减轻对内斜的影响来优化高速、高带宽微分信号的性能。

大多数工程师都十分关注差速线的频率域参数,如衰减特性和回波损耗规格,但对时域参数如双内斜线关注不够。

内对斜线是由构成差动对的每根导线上的不平等传播延迟引起的差动电缆中的畸变。在设计使用差动电缆的高速通信链路时,往往忽略了对内斜线的负面影响。了解对内斜斜的时域效应的方法之一是观察由于对内斜斜增加引起的一种数据振动,即对间符号干扰的增加,眼睛宽度是如何减小的。图1 .

图1 眼线图测量不同电缆之间的信息系统。

另一方面,倾斜对模式转换和电磁兼容性(emc)的影响并不直观,可以令人吃惊地抽象。为了更好地理解这些效应,作者利用基本三角方程建立了一个简单的数学模型来理解内对斜线。

如图所示图2 ,差动发射机驱动着两条电线,这两条电线构成了一端的一个电缆;另一端的电缆连接到一个差动接收器。

图2 图中显示了在一个电缆上传输的差动数据.

在理论上,理论上零斜的理想状态下,一个信号在正方运行的时滞与该信号在负方运行的时滞完全相同。然而,在实际的电缆中,由于电缆制造公差的变化,正方永远不会完全匹配正方。导体的正侧长度与负侧长度不同,导致对内倾斜。

在图1中,对内偏斜的增加逐渐减少了眼图的宽度。在极限情况下,如果对内斜度等于微分数据的时间周期,那么接收器看到的接收到的微分信号为零。

一个数学模型有助于揭示对内倾斜对使用差动信令系统的信号质量和电磁兼容性的影响。下面的分析假设了单音正弦波的传输。首先,它推导出一个理想情况下没有任何内对偏斜的方程,然后是一个有有限的偏斜量的情况。

如何确定对内偏斜(理想):

· 数据+=阿拉伯数字(T)

· 数据微

· 数据微是数据加值的微分版本,基本上与数据加值相同,但在180度的相位外

公式1表示理想情况下的差动电压(倾斜=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]

在没有偏斜的情况下,共同模式电压Vcm_理想值=0

如何确定对内偏斜(非理想):

· 当有一对内偏斜的bu半径时,bu=x/t(t是时间周期[秒],x是在秒内偏斜的)

公式4表示非理想情况:

数据_+_sk=ASIN;

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

公式2表示了有限斜线的非理想情况下的共同电压VMC_SKW。

VCM_skew = (Data_plus_sk + Data_minus_sk)/2;

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

公式3计算了非理想情况下的差差倾斜,而方程4表示了以共同模式电压和理想差差电压为函数的差差电压。

VDiff_skew = (Data_plus_sk – Data_minus_sk);

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

在方程3上加和减ASIN(数模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]

在对内斜时的差动电压是无斜的差动电压与在斜时的共模电压之间的差。

另外,看看方程3,如果br=(或者180度),那么差动电压=0。

这意味着,对于周期T的信号,如果正负面之间的总倾斜是T,差动电压将是0。

公式4表明,在对内偏斜的存在下,微分信号将分解为完美的不斜微分信号和共模信号的总和。任何的斜线将直接转化为共模噪声(基于公式4)。任何公共模式信号,取决于电缆束罩的屏蔽效果,将辐射到空气中的电磁发射,并将对EMC产生不利影响。

从接收器的角度来看,确实有可能去除信号,而公式4说明了如何做到这一点。因此,如果对内斜线可以产生共模信号,那么也有可能通过移除共模信号来消除一个信号。这将需要一个物理组件,在传递差动信号的同时有效地减弱共模信号。

图3 显示出这样一个组件,它能衰减共模信号,从而在传递差动信号时减少对内偏斜。这个组件被称为共模阻塞,因为它减弱或"阻塞"信号的共模组件。由于这些共模阻塞需要在非常高的频率工作,通常这些通常是被动的电滤波器,它在不受阻碍地传递差动信号的情况下阻塞共模信号,如图3所示。公共模式的塞子是非常小的物理尺寸-小到0805,甚至设计为印刷电路板安装。