Certaines voitures sont déjà équipées de systèmes capables d'identifier automatiquement les panneaux de signalisation ou de détecter lorsque la voiture dérive en dehors de sa propre voie. Ce sont des fonctionnalités qui, du moins pour l'instant, ne peuvent être réalisées qu'à l'aide de capteurs vidéo à l'intérieur et autour du véhicule lui-même.
Même si l'utilisation et l'importance des données vidéo augmentent dans le secteur automobile, il n'existe toujours pas de normes mondialement reconnues en place pour définir comment les données vidéo doivent être partagées autour d'un véhicule. Il appartient toujours au fabricant de choisir sa solution préférée. Cela inclut des normes propriétaires telles que APIX, GSML et FPD-Link, qui prennent en charge des vitesses de 6 Gbit/s, 10 Gbit/s et 13 Gbit/s respectivement. En outre, l'utilisation d'Ethernet de qualité automobile avec des vitesses allant jusqu'à 1 Gbit/s est également en augmentation.
À mesure que la demande de bande passante et de résolution augmente, le nombre de liaisons vidéo utilisées dans un véhicule moyen augmentera également. La définition standard, qui il y a peu de temps était parfaitement adaptée aux caméras de recul, sera remplacée par des capteurs haute définition et à haute fréquence d'images qui prennent en charge la capture d'images haute résolution à des vitesses de déplacement élevées.
Du point de vue de la conception, la conception d'une liaison vidéo haute vitesse doit tenir compte de la manière de maintenir l'intégrité du signal nécessaire dans un environnement aussi difficile. Chaque composant ajouté au chemin de données vidéo introduira des pertes, cela influencera le choix du câble coaxial utilisé, la qualité des connecteurs et la façon dont le signal est acheminé vers l'interface physique du lien (PHY). Le maintien de l'intégrité du signal est primordial, mais cela doit être équilibré par l'ajout de niveaux de protection appropriés contre les impulsions ESD potentielles et les conditions de défaut, telles qu'un court-circuit.circuit au rail de batterie. L'interface doit également résister à des tensions transitoires allant jusqu'à 10 kV. L'impact de la capacité d'insertion associée aux dispositifs de protection utilisés doit être soigneusement pris en compte afin de fournir une protection sans affecter l'intégrité du signal. Vous trouverez plus de détails dans ce livre blanc :
Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf
À titre d'exemple, la recommandation était de placer les dispositifs ESD aussi près que possible du PHY, pour protéger le circuit intégré. Ce conseil a depuis changé et la position privilégiée pour la protection ESD est désormais de placer la protection aussi près que possible du connecteur. Cela signifie généralement que le dispositif ESD est maintenant du côté connecteur des condensateurs de blocage CC, comme illustré à la Figure 1. Si une self de mode commun (CMC) en option est utilisée, cela signifie également déplacer le dispositif ESD du côté PHY. côté connecteur du CMC.
Figure 1 Options pour le placement ESD (telles que fournies dans PPT)
Alors, pourquoi changer d'approche ? Eh bien, en regardant la position d'origine, à côté du PHY, il est clair que le dispositif ESD est destiné à protéger les circuits électroniques sensibles du PHY. Mais pour ce faire, le choc électrostatique devrait traverser les condensateurs de blocage DC et le CMC. Les pertes d'insertion associées à la protection ESD peuvent être minimes dans cette position, mais cela laisse clairement d'autres composants et parties du circuit non protégés.
D'un point de vue technique, la meilleure position pour la protection ESD est en fait le plus près possible du connecteur. Ici, le dispositif ESD peut bloquer l'impulsion ESD à la terre alors qu'il est toujours physiquement éloigné des circuits et en particulier du PHY lui-même. C'est la raison pour laquelle certaines spécifications du secteur automobile, telles que celles proposées par l'Open Alliance Special Interest Group (SIG), recommandent désormais que la protection ESD soit plus proche du point auquel l'impulsion ESD pénètre dans le PCB. L'intention est de fournir une protection ESD basée sur les besoins du système, plutôt que sur un composant spécifique. La figure 2 montre comment la position du dispositif ESD a changé.
Figure 2 : La position physique du dispositif de protection ESD s'est rapprochée du connecteur (fourni en PPT)
Le fait de rapprocher le dispositif ESD du connecteur offre potentiellement une protection pour une plus grande partie du circuit, mais cela a d'autres implications en raison de sa proximité avec les bornes du connecteur. Ces implications façonneront les choix de conception faits par les ingénieurs automobiles mettant en œuvre des interfaces à haute vitesse, telles que les connexions vidéo. Ces choix seront liés à la capacité introduite par le dispositif ESD et à son impact sur les temps de montée/descente des signaux numériques présents.
De plus, comme le dispositif de protection ESD est désormais plus proche du « monde extérieur », il sera exposé à différentes menaces. Cela inclut un défaut potentiel sur le câble qui pourrait entraîner un court-circuit entre un signal et un rail d'alimentation. Dans un environnement automobile, cela signifie que le dispositif ESD doit être capable de résister à un court-circuit d'au moins 12 V à ses bornes sans défaillance. Si le dispositif ESD était placé derrière les condensateurs de blocage CMC et DC, cette exigence n'est plus valide. La figure 1 comprend une sélection d'appareils pouvant être utilisés dans l'une ou l'autre des deux positions, mettant en évidence les différentes tensions de sécurité inverses (VRWM).
En conception automobile, l'importance de la simulation lors de la phase de conception d'un projet devient primordiale. Nexperia le comprend et prend en charge à la fois la simulation de l'événement ESD lui-même et la simulation SI. L'évaluation du dispositif de protection ESD peut être effectuée à l'aide de modèles SEED (System Efficient ESD Design).
La simulation utilisant la méthodologie SEED considère l'interface avec le reste du circuit. Les modèles sont basés sur un circuit équivalent pour représenter les condensateurs PHY, CMC et de blocage. Le comportement statique et dynamique de la protection ESD peut être modélisé. À l'aide de simulations et de modèles SEED, les ingénieurs de conception peuvent tester leurs choix de conception de circuits ESD et utiliser les résultats pour les aider à choisir le bon dispositif de protection ESD, même lors de la phase de conception. Nexperia a utilisé cette approche pour caractériser ses dispositifs de protection ESD et analyser leurs performances face aux courants initiaux et résiduels induits par une décharge électrostatique contrôlée. Nexperia fournit également des données de paramètres S pour tous ses dispositifs de protection ESD, y compris ceux utilisés pour les interfaces Haut Débit et notamment les liaisons vidéo. Les paramètres S peuvent être utilisés par les ingénieurs de conception dans la simulation SI de leur système individuel.
Pour en savoir plus sur la façon dont les modèles et la simulation SEED sont utilisés dans la protection et l'IS des interfaces automobiles à grande vitesse, consultez cette ressource utile.
Pour plus d'informations sur les produits ESD de Nexperia pour l'industrie automobile, rendez-vous sur : https://www.nexperia.com/applications/automotive/multimedia-bus-protection.html