硬件接口协议之“数传接口之PoC简介”

本文主要介绍PoC相关技术及其实现。


很多系统中,一根STP电缆内部实际包括两对儿线——一对用于供电,一对用于数据传输。在SERDES链路中经常使用同轴电缆代替STP,具有价格便宜、重量轻、灵活等优势,并对高频信号产生较小的损耗。为了保证低成本同轴电缆的竞争力,需要通过单根电缆同时实现供电和数据传输。




为达到这一目的,内部导体上传输信号的频谱分为三个频带——电源、反向通道数据和正向通道数据。通过滤波技术,使相应的频带到达对应的电路。数据通道需要串入交流耦合电容到收发器输入端。
直流电源一般使用具有低通特性的串联电感进行滤波,其阻抗在反向通道和正向通道频带中高于1kΩ。由于每个电感都具有寄生电容,会引起自激并造成高频阻抗下降,所以可选择不同大小的电感来滤除相应频带的信号。
通过电缆传输的电流必须流过电源滤波器中的每个电感,为电感参数选择带来了附加限制,包括饱和电流、绕组直流电阻以及封装尺寸。如果通过电感的电流大于ISAT,造成磁场饱和,电感急剧下降。这里的功率损耗与通过电感的电流及其DCR成比例,这会引起自热现象。如果电源轨没有电压裕量,电源滤波器上的压降可能造成负载电压不足。
为了避免上述三个问题,最好在电缆上施加较高电压,使电缆电流较低。此外,选择饱和电流足够大的电感,以处理必须的电缆电流。


下面针对三种信号进行分类处理。
同轴电缆上传输的信号包括三类:视频信号、控制信号、电源。叠加过程中需要解决直流电源和高频视频信号叠加传输的问题,保证高频视频信号不失真,低频控制信号不出现乱码。
低频时有很低阻抗可以使DC Power很容易通过,高频(1MHz~>1GHz时)时有大于>1KΩ~2KΩ的特性阻抗能阻止正向通道数据及反向通道数据通过。
对于高频AC Signal的传输,使用nF级别的隔直电容隔离DC电源部分。(电容选择原则:1MHz~850MHz带宽区间拥有很小的高频阻抗,同时低ESL对线路传输不产生干扰。)
对于低频DC Power的传输,为了使DC Power电路对Data正向通道不产生干扰,需确保此电路的阻抗对正/反向数据通道足够大,通常使其>~20倍线路特性阻抗(Coax 50Ω)=1KΩ(1MHz~850MHz)。采用100µH电感,其特性阻抗>1KΩ@1MHz(低通反向通道);但由于电感在实际使用中存在寄生电容,会使其阻抗在大于70MHz时<1KΩ,从而会对正向通道数据传输产生干扰。

为了提高PoC电路在正向数据通道频率范围内的阻抗,需要第二个电感。正向数据通道下边沿带宽为~70MHz(@maximum PCLK),同样,为了使低PCLK(eg.35MHz)频率带宽数据通过,电感可选择阻抗>1KΩ@35MHz,此电感值为4.5µH(4.7µH常用)。

大电感和小电感组合后的特性阻抗曲线需保证在>1KΩ@1MHz~1.74GHz。为了防止阻抗发生突变,可在电感两端并联1KΩ电阻。使PoC电路的直流阻抗为0、高频时阻抗为1KΩ。同时电感选择需考虑其最大饱和电流,高于饱和电流时,电感不再呈现电感特性。若摄像头尺寸要求严格,可通过提高PoC的DC电压值降低其最大电流,从而减小电感的尺寸。电感饱和电流≥1.5×IDC。



以上就是针对PoC技术的简单介绍,相关的一些器件参数需要根据两端的器件及信号频率进行选择。