Kfz-Kameramodule: Drei Techniken zur Eindämmung von Spannungswelligkeiten

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2. Technik: Verkleinerung der Stromschleifen

Die zweite Methode besteht darin, kleine Stromschleifen zwischen den Stromversorgungen und den Versorgungsleitungen für den Bildaufnehmer vorzusehen. Durch die Minimierung der Stromschleifen-Induktivitäten und der parasitären Leiterbahn-Induktivitäten reduziert sich die Welligkeit.

Um von dieser Methode profitieren zu können, sind die Stromversorgungen so nah wie irgend möglich an den Versorgungsleitungen für den Bildaufnehmer zu platzieren. Sofern die Durchkontaktierungen für die Stromversorgung und die Masse nicht sehr nah nebeneinander platziert sind, kann die entstehende Schleifen-Induktivität deutlich größer sein und eine über das normale Maß hinausgehende Spannungswelligkeit verursachen. Bild 7 zeigt die Durchkontaktierungen in der PCB-Ansicht des Kameramodul-Designs. Der Deutlichkeit halber sind sie eingekreist.

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Wenn sich durch das mechanische Gehäuse oder durch Formatanforderungen Einschränkungen für die Platzierung der Stromversorgung ergeben, sollte der Lagenaufbau genau in Augenschein genommen werden. Wenn die Last- und Stromversorgungs-Lagen eng beieinander angeordnet werden, bleiben die Stromschleifen zwischen Versorgung und Last in Z-Richtung so klein wie möglich.

Ebenso wie die Verwendung kleiner Stromschleifen, tragen auch Stromversorgungs- und Masseflächen dazu bei, die Induktivität und Parasitics der Stromschleifen zu verringern. Je kleiner die Kameramodule werden, umso mehr Aufmerksamkeit muss den Stromversorgungs-Flächen gewidmet werden. Führt man die vielen Video- und Steuersignale über Durchkontaktierungen, so entfernt die PCB-Editorsoftware automatisch Kupfer aus den Stromversorgungs- und Masseflächen, um Platz für eben diese Durchkontaktierungen zu schaffen.

Ein versetztes Anordnen der Signal-Durchkontaktierungen und ein Verringern der Bohrungsdurchmesser gegenüber den automatischen Vorgaben der Software kann die Kontinuität der Stromversorgungs- und Masseflächen drastisch verbessern, was wiederum die Induktivität der Schleifen reduziert. Die Bilder 8 und 9 zeigen die Massefläche einmal in ihrer ursprünglichen Form und einmal in der verbesserten Version.

3. Technik: Optimierung der Entkopplungs-Kondensatoren

Der dritte und letzte Ansatz besteht im Optimieren der Entkopplungs-Kondensatoren. Zum Entkoppeln des Bildaufnehmers empfehle ich die Verwendung größerer Kondensatoren von beispielsweise 10, 22 oder 47 µF, denn diese haben im Bereich der Frequenzen, die in den FFT-Darstellungen von Bild 3 und Bild 4 zu sehen sind, die geringste Impedanz. Ich habe für diese Designs verschiedenen Kombinationen von Entkopplungs-Kondensatoren ausprobiert, die jedoch in den finalen Versionen nicht umgesetzt wurden.

Die Bilder 10 und 11 zeigen die Spannungswelligkeit auf der 2,8-V-Leitung der finalen Versionen des Automotive Power Over Coax- und des Automotive 4V-36V Power Over Coax-Referenzdesigns. Wie man erkennt, ging die Spannungswelligkeit von ungefähr 40. bis 60 mV VP-P auf 5 bis 8 mVP-P zurück, was einer Verbesserung um den Faktor 8 bis 10 entspricht.

Die Nachfrage nach Assistenzsystemen lässt auch die Produktion von Radarsensoren ansteigen. (Texas Instruments)

Die mit E-Fahrzeugen verbundenen Einschränkungen und das Fehlen einer vollwertigen Infrastruktur haben etliche potenzielle Nutzer bisher abgeschreckt. (Texas Instruments)

* Luis Cordova ist Systems Engineer, Automotive ADAS Systems, bei Texas Instruments

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