Telematics 倒車後視系統 視訊濾波器 ADAS 靜電放電 ESD 放大器 RV

視訊放大器IC助臂力 倒車後視系統增強ESD防護能力

2013-04-01
由於美國倒車事故每年導致約三百人死亡和一萬八千人受傷,因此美國交通部在2011年12月提出新的安全法規。該法規旨在幫助消除車輛後方的盲區,這些盲區導致駕駛員很難看到車後的行人,特別是幼童,而此法規使基於視訊的汽車安全系統這一新興領域成為公眾矚目的焦點。
美國交通部提出的倒車後視(RV)系統能見度法規係由國會要求制定,新出爐的法案要求車廠提供汽車後方檢測功能,利用車尾安裝的後視攝影鏡頭等新技術,讓駕駛員能夠「看到」車輛後方。該法案要求擴大所有客車、載貨卡車、小型貨車、公共汽車、低速車輛的必要視野範圍,以便駕駛員倒車時能夠直接看到車輛後方。根據法案規定,2012年9月需有10%的新車符合新規要求;2013年9月需有40%的新車配備汽車後方檢測功能,而至2014年9月,所有新車都將安裝汽車後方檢測系統。現在有些車輛已配備環視安全系統,可顯示車輛周圍所有物體的360度視圖。

提高行車安全 倒車後視系統興起

為滿足新標準要求,美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)預計汽車製造商將在車尾安裝視訊攝影鏡頭和車內顯示幕。根據NHTSA的初步評估,倒車後視系統在提高車尾能見度方面更具潛力,優於基於感測器的車尾物體檢測系統及車尾凸面鏡。

倒車後視系統將汽車資訊娛樂技術和通訊技術融為一體,為駕駛輔助安全系統(ADAS)的最新發展趨勢。在全球各地,越來越多的汽車已配備倒車後視系統,駕駛能透過車內視訊顯示的車尾後視攝影鏡頭影像,看到車輛後方的廣泛區域。

事實上,即使現有車輛未配備倒車後視系統,用戶也可單獨購買並安裝,產品零售價大約60?200美元。

倒車後視系統的設計人員須關注性能問題和穩定可靠性,從而滿足汽車製造商的嚴格要求。對於新用戶,後視攝影鏡頭必須盡可能小巧,以便無縫安裝在車輛的當前車身結構中。原始設備製造商(OEM)的設計人員一直希望減少倒車後視攝影鏡頭的一部分電子元件,而採用積體電路(IC)整合以減少眾多分離式電子元件,將有助於縮小整體裝配尺寸。

ESD為倒車後視系統設計大挑戰

例如,製造商生產的新型倒車後視攝影鏡頭將高速視訊重構濾波器與電池短路保護整合在一個封裝中,這種設計所需空間與同級的分離式解決方案相比,減少90%。對於未來每車使用四個或更多攝影鏡頭的環視安全系統而言,空間更加至關重要。

第二個緊迫的設計問題集中在訊號鏈的穩定性方面,因倒車後視系統要堅不可摧,須有穩定的訊號鏈,並能耐受高達18伏特(V)的過壓條件,且經過靜電放電(ESD)強化,存在大共模電壓雜訊時能無中斷運行。由於視訊、接地和電池訊號都在同一條長電纜上傳輸,因此對於任何視訊訊號而言,最嚴重的故障之一就是電池電壓直接短路。這種電池短路不僅會損壞倒車後視或環視系統,還會損壞更為昂貴的主機視訊系統。

此外,包括雨刷、電動車窗、交流壓縮機馬達打開和關閉等暫態雜訊來源,都會導致底盤接地電流和電壓尖峰問題發生,並產生共模誤差電壓,可能嚴重損壞後視系統。這些雜訊來源可能降低影像品質,甚至破壞電子系統。常規視訊訊號之外的任何干擾均可視為雜訊,但不論何種干擾源,汽車製造商都期望OEM能遵守有關穩定性的嚴格要求。

最常見的有害電壓突波來自靜電放電,也就是快速高電流傳輸靜電荷。ESD可能永久性損壞電子系統,雖然大多數製造商安裝了保護機制,但ESD強化型IC則提供更高等級的穩定性。

新型汽車運算放大器和類比視訊濾波器IC,如業者推出的差動放大器和視訊重構濾波器,在小尺寸封裝中整合電池短路保護、大共模抑制,並提升ESD耐受性能。這些元件整合多顆成本昂貴且體積較大的分離式元件,如電容器、二極體、電晶體和開關,通常可保護標準運算放大器。

新型整合放大器和視訊濾波器的故障檢測輸出可實現主動快速的診斷,去除分離式電子元件,讓系統設計人員能夠減少大約20%的元件成本,同時節省多達90%的印刷電路板(PCB)面積,對於當前的倒車後視系統和未來的環視安全系統而言,這是一項非常重要的特性。

在短短幾年時間內,倒車後視及環視系統將成為汽車標準配備。倒車後視系統設計人員現在可以採用整合型IC,從而節省空間、時間和資源,這些IC還提供至關重要的過壓保護、出色的影像品質、低功耗和診斷功能。

最重要的是,新一代倒車後視和通訊系統有助於杜絕倒車致人死亡的悲劇。穩定的視訊放大器IC可防止設備中的敏感視訊電路出現電池電壓短路,以符合汽車後視法規,以及日益增加的環視安全標準,並減少車禍的發生。

(本文作者為亞德諾高速訊號調節部市場經理)

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