專訪?|?通過提高元件選擇效率支持引入高速車載網(wǎng)絡(luò)的PoC方式（下篇）

我們在上篇介紹到使用村田開發(fā)的BIST后，任何人都能輕松地選擇合適的元件。

下面的專訪內(nèi)容，將從車載攝像頭設(shè)計人員的角度，介紹如何讓為復(fù)雜的偏置T電路選擇元件變得更簡單？最后附上介紹偏置T電感設(shè)計輔助工具使用方法的視頻供讀者參考。

在選擇構(gòu)成偏置T電路的元件時，有許多現(xiàn)象需要考慮

在引入可以用單根同軸電纜連接車載攝像頭的PoC時，需要設(shè)計可以徹底分離信號和電源的偏置T電路。然而，此時使用的電感器無法簡單地選擇。使用村田開發(fā)的BIST后，任何人都能輕松地選擇合適的元件。
在車載攝像頭中使用PoC正在獲得越來越多的關(guān)注。請告知PoC的采用狀況。
已有很多OEM和Tier1采用了PoC，引入了采用PoC的車載攝像頭系統(tǒng)的汽車已從數(shù)年前開始投放市場。
PoC必不可少的偏置T電路應(yīng)該遵守哪些標(biāo)準(zhǔn)？
開發(fā)和提供支持PoC的SerDes接口芯片的IC制造商定義了該公司產(chǎn)芯片穩(wěn)定工作的信號線透射特性（S21）、反射特性（S11）和S21/S11等標(biāo)準(zhǔn)。此外，OEM可能會制定自己的標(biāo)準(zhǔn)并要求Tier1執(zhí)行，這些標(biāo)準(zhǔn)比IC制造商定義的標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格。在選擇構(gòu)成偏置T電路的元件時，必須同時考慮到這些特有的標(biāo)準(zhǔn)來選擇元件。
選擇元件時應(yīng)注意哪些要點？
為了選擇作為偏置T電路能可靠地工作的元件，必須考慮到電路中出現(xiàn)的許多現(xiàn)象。
首先，將多個電感器串聯(lián)以創(chuàng)建寬帶濾波器時，會出現(xiàn)反諧振^*7。為了抑制反諧振，需要添加與電感并聯(lián)的電阻，但反諧振以外的特性會變差。因此，為了獲得所需的濾波器特性，必須選擇具有適當(dāng)電阻值的元件。
此外，由于電感器和電路板內(nèi)飾之間產(chǎn)生的寄生電容的影響，也會出現(xiàn)反諧振。偏置T電路的特性會因電路板的種類和排列方式而變化。在選擇高精度元件時，需要考慮各元件的寄生電容，選擇能夠在抑制反諧振的同時盡量減少元件數(shù)量的元件。
^*7 反諧振是指由于電感器的電感和電感器本身與電感器和基板之間隨著頻率的增加而產(chǎn)生的寄生電容導(dǎo)致阻抗（對交流電的電阻）變得非常高的現(xiàn)象。如果在PoC中出現(xiàn)這種現(xiàn)象，則可能無法穩(wěn)定供電。

在設(shè)計偏置T電路時從客戶的角度追求易用性

為什么會想到開發(fā)為選擇構(gòu)成偏置T電路的元件提供支持的BIST？

考慮到PoC的應(yīng)用范圍將會擴大，村田為客戶開發(fā)的車載攝像頭系統(tǒng)分別提出了適用的電感器方案。然而，從接到提案要求到完成元件選擇，工程師需要花3到5天的時間。剛開始時，由于提案件數(shù)很少，因此可以應(yīng)對，但隨著提案件數(shù)的增加，逐漸變得無法全部應(yīng)對。因此，我們想到了將公司內(nèi)部的工程師擁有的元件選擇技能做成工具，以便讓任何人都能選擇合適的元件。

也就是說剛開始是打算在公司內(nèi)部使用的，那為什么后來又想將該工具公開發(fā)布呢？

這是因為我們認(rèn)為客戶和村田公司內(nèi)部一樣在選擇元件時很困難。BIST是基于將其發(fā)布的前提而開發(fā)的，我們的目標(biāo)是使其成為即使缺乏專業(yè)知識也易于使用的工具。

為了更加易于使用，你們在哪些方面做了努力？

我們非常重視通過很少的輸入項找到村田產(chǎn)品中最佳的電感器組合。在我們開發(fā)的BIST中，只要指定視頻數(shù)據(jù)信號的頻率、直流電源的電流值和使用環(huán)境的溫度，即可通過單擊來顯示村田產(chǎn)品中最佳的電感器組合（下圖）。

BIST中的條件設(shè)定界面
此外，我們還特別注意在輸入后瞬間找到并顯示理想的解決方案。以循環(huán)方式考慮組合村田的電感產(chǎn)品時，需要計算超過100億個的偏置T電路，無法在現(xiàn)實的時間內(nèi)得到理想結(jié)果。因此，通過開發(fā)一種結(jié)合了村田工程師擁有的元件選擇技能的算法，并建立了一種高速處理大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)的方法，我們能夠在大約1秒鐘內(nèi)拿出答案。

通過上傳客戶特定的電路板信息，也可進行高精度的元件選擇

客戶是否可以加上實際使用的電路板上的信息來選擇元件？

可以。

首先，（S21、S11等）客戶特有的標(biāo)準(zhǔn)通過上傳文件就能選擇符合這些標(biāo)準(zhǔn)的元件。此外，電路板信息的初始值中輸入了村田的評估電路板特性，但是通過輸入客戶的電路信息，即可在考慮電路板上的雜散電容的基礎(chǔ)上,在村田產(chǎn)品中選擇最佳元件 。通過使用這些功能，可以更高精度地選擇元件。相反，BIST計算出的特性與實際電路板的特性之間的差異也可以通過改變電路板信息來幫助調(diào)查原因。

順便說一下，選擇元件時進行的仿真可以針對3種類型的電路。(1) 包含電纜的偏置T電路，(2) 無電纜的偏置T電路，(3) 只有電感器部分的電路（下圖）。

可作為仿真對象的3種電路
作為BIST的輸出，可以獲得什么樣的信息？

顯示可在寬帶范圍內(nèi)獲得村田產(chǎn)品中最佳特性的電感器和鐵氧體磁珠的組合（下圖）。近年來，車載攝像頭已經(jīng)小型化，因此不僅可以找到理想的組合，還可找到將攝像頭側(cè)安裝面積設(shè)為超小、在ECU側(cè)獲取超大余量的組合。

BIST組件設(shè)定和所選元件的型號顯示

此外，還可以獲得所需特性（S21/S11）和所選元件的頻率特性比較、元件數(shù)量、所選元件的貼裝面積、總電阻值等信息（下圖）。輸出數(shù)據(jù)的S參數(shù)和SPICE電路文件等可以作為數(shù)據(jù)下載，供用戶在仿真中使用。

顯示使用所選元件的偏置T電路特性和元件尺寸等

希望能將使用PoC選擇元件推廣到工業(yè)設(shè)備

BIST未來如何進化和發(fā)展？

我們希望將其使用范圍擴展到處理電力電壓更高的工業(yè)電機應(yīng)用?；赟erDes的PoE^*8還用于機器視覺，這些機器視覺用于工廠生產(chǎn)線上的質(zhì)量檢測。在這些領(lǐng)域的攝像頭系統(tǒng)設(shè)計中，元件選擇的問題也與用于車載時相同，并且使用BIST是有效的。

^*8 PoE是Power over Ethernet的縮寫。它是一種通過1根以太網(wǎng)電纜（LAN電纜）同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和對電子設(shè)備進行供電的技術(shù)。廣泛應(yīng)用于監(jiān)控攝像頭、路由器、IP電話等。最大供電為15.4W的技術(shù)已被作為“IEEE802.3af”、30W的技術(shù)已被作為“IEEE802.3at”（也叫PoE ）、90W的技術(shù)已被作為“IEEE802.3bt”（也叫PoE ）標(biāo)準(zhǔn)進行標(biāo)準(zhǔn)化。
此外，目前可以使用特性最佳組合或元件尺寸最小組合在村田產(chǎn)品中進行選擇，我們希望能提供更加多樣化的選擇方案。已有客戶希望知道價格最低的元件組合。

選擇PoC元件時必不可少的BIST

今后，不僅在汽車上，而且在推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型（DX）的工業(yè)設(shè)備上，先進攝像頭系統(tǒng)的使用將更加活躍。PoC的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V，在選擇組成偏置T電路的元件時可以減少工作量的BIST的重要性也越來越高。
隨著元件選擇數(shù)量的增加，缺乏對偏置T電路中出現(xiàn)的現(xiàn)象進行詳細(xì)考慮所需要的知識和技能的系統(tǒng)開發(fā)人員數(shù)量預(yù)計將會增加。此外，隨著應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)格變得更加多樣化，選擇時的視角將變得更加多樣化，因此，可能需要進行更加高級的判斷。
不過，雖然選擇適當(dāng)?shù)脑窃O(shè)計高可靠性偏置T電路必不可少的作業(yè)，但并不能說它本身就是一項高附加值作業(yè)。在村田公司內(nèi)部，BIST已成為不可或缺的工具，一些工程師甚至表示：

“ 選擇PoC的元件時不使用 BIST是無法想象的。

”
BIST成為我們向開發(fā)利用PoC的系統(tǒng)的各位客戶強烈推薦使用的一款工具。
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