同軸電纜供電 （PoC） 系統通過單根同軸電纜提供電力和數據，需要專門的診斷和監控技術。故障可能發生在電纜或注入和提取電源和數據的專用硬件中。

一些 PoC 協議，例如千兆多媒體串行鏈路 （GMSL） 和平板顯示器 （FPD） Link III，包括內置線路故障電路，用于檢測接地短路、電池短路和電纜斷開等情況。根據所使用的 SerDes IC，線路故障檢測可能需要添加外部元件（如電感器或電阻器）來檢測故障而不影響高速數據信號。

一些PoC配置使用外部電阻器對同軸電纜進行偏置，并建立用于線路故障檢測的電壓電平。例如，圖1中的電阻R1和R2用于線路故障檢測。在這種情況下，對于 5 V PoC，R1 為 49.9 kΩ，對于 12 V PoC，R2 對于兩個電壓為 10.2 kΩ。

圖 1.GMSL 應用的 PoC 線路故障檢測電路示例。（圖片來源：ADI公司)

1 BIST模式

大多數 SerDes 內核都包含內置自檢 （BIST） 函數，其形式為串行器中的偽隨機位序列 （PRBS） 模式生成器和解串器中的相應模式檢查器。

雖然可以使用片外抖動注入濾波器模擬 PRBS 碼型，但這可能會帶來不必要的設計挑戰。一種更簡單的方法是使用具有集成抖動注入功能的 PoC SerDes 內核。高級 BIST 實現還可以測量 SerDes 在存在特定抖動級別的情況下正確恢復數據的能力。

除了基本的數據路徑測試外，PoC 特定的 BIST 功能還包括對電源和數據傳輸的更詳細測試。例如，一些 PoC 系統可以測試短路并自動關閉電源連接。

在信號路徑中，BIST可以評估PoC SerDes中自適應均衡器的性能，這些均衡器用于補償同軸電纜上的信號衰減。

許多 PoC SerDes IC 都具有全面的診斷功能，使系統能夠訪問鏈路的整體狀況。這在 ISO 26262 要求定期檢查潛在缺陷的汽車系統中非常重要。

2 用于監控的前后通道和前進通道

高速正向通道和低速后退通道除了具有主要功能外，還可用于承載診斷和控制數據。可以通過發送專為測量和評估 PoC 系統性能而定制的特定信號來監控同軸電纜和連接設備的健康狀況（圖 2）。

圖 2.PoC 系統中的前向和后向通道可用于實時監控系統運行狀況。（圖片來源：MD ELEKTRONIK)

后通道可用于實現對供電系統健康狀況的持續監控。受電設備發送有關其接收電壓和消耗電流的實時數據。如果參數超出指定限制，則可以觸發警報。

電源負載的突然變化可能表明遠程設備出現故障或故障，或者連接電纜退化。還可以檢測線路故障，例如短路或開路，并使用反向通道向中央控制發送相應的消息。

兩個通道上傳輸的信號質量是同軸電纜狀況的關鍵指標。如果信號較弱，則可能表明由于電纜退化或發射機斷電而導致衰減。

后通道可以發送有關前通道信號質量的信息，例如超出可接受限制的信噪比 （SNR）。例如，如果信號噪音太大，則電磁干擾 （EMI） 濾波可能存在故障，導致外部干擾泄漏到 PoC 連接中。在汽車系統等嘈雜環境中，這可能是一個特別重要的考慮因素。

監控正向和后向通道的性能以及功率傳輸可以及早識別由于濾波器性能差或電纜問題而導致的阻抗不匹配。

3 總結

監控和診斷工具對于確保 PoC 系統的可靠運行非常重要。這不僅僅是一勞永逸的情況;ISO 26262 要求定期檢查缺陷。BIST提供了一個功能工具箱，用于測試和確認PoC系統的性能。使用前向和后向通道的 PoC 的雙向通信功能為實時監控系統性能提供了堅實的框架。

（本文登于《EEPW》202511期）