驾驶员和车辆现在越来越依赖高级驾驶辅助系统(ADAS)。在车辆的ADAS中，虽然雷达和激光雷达等系统的使用非常重要，但其高度依赖高质量的视频图像。随着车辆自动化程度不断提高，这些视频流质量的重要性日益凸显。从设计方面来看，高速视频链接设计需要考虑如何在恶劣的环境下，保持所需的信号完整性。
一些汽车已经配备了可以自动识别道路标志，或是检测汽车偏离车道的系统。到目前为止，这些功能只能使用车辆内部和周围的视频传感器加以实现。
尽管视频数据在汽车领域的使用和重要性与日俱增，但仍然缺少全球公认的标准来定义视频数据在车辆周围共享的方式。制造商将自行选择自己偏好的解决方案。其中包括专有标准，例如APIX、GSML和FPD-Link，分别支持6 Gbit/s、10 Gbit/s和13 Gbit/s速度。此外，速度高达1 Gbit/s的汽车级以太网的使用也与日俱增。
随着带宽和分辨率需求不断提高，车辆中使用的平均视频链接数量也将增加。不久前还适用于倒车摄像头的标准清晰度，将被高清晰度、高帧率的传感器所取代，从而在高速行驶时进行高分辨率图像捕获。
保持信号完整性是重中之重
从设计方面来看，高速视频链接设计需要考虑如何在恶劣的环境下，保持所需的信号完整性。视频数据路径中添加的每个组件都会引入损耗，这将影响同轴电缆的选择、连接器的质量，以及信号如何路由到链接的物理接口(PHY)。保持信号完整性是重中之重，但仍需要通过增加适当级别的保护，防止潜在的ESD脉冲和故障条件（例如电池轨短路）。接口还需要承受高达10kV的瞬态电压。必须仔细考虑与所用保护器件相关的插入电容的影响，以便在不影响信号完整性的前提下提供保护。更多详细信息详见此白皮书。
例如，过去的建议是将ESD器件尽可能靠近PHY，以保护IC。这一建议早已更改，现在ESD保护的首选位置是将保护放置在尽可能靠近连接器的位置。这通常意味着，ESD器件现在位于隔直电容的连接器侧，如图1所示。如果使用可选的共模扼流圈(CMC)，这也意味着将ESD器件从PHY侧移动到CMC的连接器侧。
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那么，为什么要改变之前的方法呢？原先的位置靠近PHY，很明显ESD器件旨在保护PHY的敏感电子电路。为了做到这一点，静电冲击需要通过隔直电容和CMC。在这个位置，能够将与ESD保护相关的插入损耗降到最低。但很明显，电路的其他组件和部分无法受到保护。
ESD保护的最佳位置是什么？
从技术角度来看，ESD保护的最佳位置实际上应尽可能靠近连接器。这样一来，ESD可以将ESD脉冲钳位到地，同时仍与电路保持物理距离，尤其是与PHY本身。这就是为什么汽车行业的一些规范，例如开放技术联盟特别利益集团(SIG)提出的规范，现在建议ESD保护应更接近ESD脉冲进入PCB的点。其目的是根据系统的需要，而不是为某个特定组件提供ESD保护。图2显示了ESD器件位置的变化。
将ESD器件移近连接器能够为更多电路提供保护，但由于它靠近连接器的端子，还会产生其他影响。这些影响将决定汽车工程师在实现高速接口（例如视频连接）时所做的设计选择。这些选择与ESD器件引入的电容，以及这会如何影响当前数字信号的上升/下降时间有关。
此外，由于ESD保护器件现在更接近“外部世界”，因此将面临截然不同的威胁。这包括电缆上的潜在故障，可能会导致信号和电源轨之间短路。在汽车环境中，这意味着ESD器件需要承受其端子间至少12V的短路，而不会出现故障。如果ESD器件放置在CMC和隔直电容后，这一要求也无需考虑了。图1包括可用于任一位置的器件选择，突出显示了不同的反向关态电压(VRWM)。
仿真对于现代汽车设计至关重要
在汽车设计中，仿真在项目概念阶段的重要性正日益凸显。Nexperia深谙于此，并支持ESD事件本身的仿真和SI仿真。可以使用高效的系统级ESD设计(SEED)模型，对ESD保护器件进行评估。
使用SEED方法的仿真同时考虑接口与电路的其余部分。模型基于等效电路来表示PHY、CMC和隔断电容。可以对ESD保护的静态和动态行为进行建模。 使用SEED仿真和模型，设计工程师可以测试自己的ESD电路设计选择，然后根据结果选择合适的ESD保护器件，即使在概念阶段也是如此。Nexperia已使用这种方法来表征其ESD保护器件，并分析它们如何抵抗受控静电放电引起的初始电流和残余电流。Nexperia还为其所有ESD保护器件提供散射参数数据，包括用于高速接口的器件，尤其是视频链接。设计工程师可使用散射参数，对其独立系统进行SI仿真。
请查看这个有用资源，详细了解Nexperia面向汽车行业多媒体总线保护的ESD产品，探索如何将SEED模型和仿真用于高速汽车接口的保护和SI。
