Các cuộn dây chế độ chung có cần thiết trên USB không?

15

Tôi đã xem qua sơ đồ cho GumStix Palo 43 và nhận thấy họ đã sử dụng một cuộn cảm cuộn chế độ chung trên các dòng dữ liệu đến từ USB.

Tôi hiểu làm thế nào thiết kế này có thể giúp loại bỏ tiếng ồn trên các dòng USB, nhưng tôi tự hỏi liệu nó có thực sự là thứ tôi nên bắt đầu thực hiện trên các thiết kế của mình không. Bảng dữ liệu cho FT232R không đề cập đến việc thêm cuộn dây chế độ chung và tôi đã sử dụng chip này trước khi loại bỏ một.

Vì vậy, bạn có khuyên tôi nên thay đổi thiết kế USB của mình hoặc giữ nguyên như vậy không?

usb choke

— Kellenjb
nguồn

2

Rất hiếm khi datasheets hoặc thậm chí ghi chú ứng dụng thực sự cung cấp cho bạn tất cả thông tin để sử dụng một phần thành công liên quan đến phát thải EMI và tạo tiếng ồn trong phần còn lại của hệ thống. Các ví dụ cổ điển hầu như không bao giờ được tuân theo là một nắp 0,1uF duy nhất đủ cung cấp năng lượng cho một pin năng lượng và bạn nên có các mặt phẳng tương tự và kỹ thuật số mặt đất (thực hiện điều này đặc biệt hầu như luôn dẫn đến thảm họa EMI). Một mẹo khác như bạn đã tìm thấy là hãy tự do với các hạt ferrite và cuộn cảm chế độ chung trên bất kỳ tín hiệu nào rời khỏi hoặc đi vào bảng.

— Đánh dấu

Ngoài ra, tốc độ của cổng USB là bao nhiêu?

— endolith

FT2232H là Hi-Speed, vì vậy tôi sẽ lên kế hoạch cho "trường hợp xấu nhất" trong đó máy tính cũng là Hi-Speed.

— Kellenjb

@Mark - Rất apropos cho tôi ngay bây giờ khi bạn trích dẫn các mặt phẳng tương tự và kỹ thuật số mặt đất gần như luôn luôn dẫn đến thảm họa EMI - đó chính xác là những gì tôi đang trải qua ngay bây giờ. Các quy tắc cấu trúc liên kết "ngôi sao" truyền thống ít nhiều được tuân theo, về mặt lý thuyết đưa các cơ sở tương tự và kỹ thuật số trở lại một điểm trung tâm. Và tôi có một thảm họa EMI trên tay, thở dài. OTOH, các căn cứ chung có thể đưa nhiễu kỹ thuật số vào các công cụ tương tự, đó là những gì các căn cứ riêng biệt được cho là để tránh ... phải làm gì?

@Mark, tôi sẽ không đồng ý về các mặt phẳng riêng biệt gây ra vấn đề nếu được thực hiện đúng cách. Bạn sẽ có thể tách riêng một lượng nhiễu lớn để tín hiệu tương tự của bạn có SNR cao hơn. Tuy nhiên, bạn có thể làm điều này rất rất sai, rất dễ dàng.

— Kortuk

21

Tín hiệu USB không hoàn toàn khác biệt, vì vậy nó không phải là một ý tưởng tuyệt vời. (Tín hiệu cuối gói (EOP) là cả hai chân được kéo xuống thấp, mà theo tôi, đó là lý do tại sao luôn có nhiễu ở tần số 1 kHz và sóng hài trong các hệ thống USB, vì nó gửi tín hiệu ở chế độ chung cứ sau 1 ms.)

Nên sử dụng một cuộn cảm chế độ chung (CM) để chấm dứt bus USB tốc độ cao nếu chúng cần vượt qua kiểm tra EMI. Đặt cuộn cảm CM càng gần càng tốt với các chân kết nối. Xem Phần 5.1 để biết chi tiết.

Lưu ý: Chế độ phổ biến làm giảm chất lượng tín hiệu, do đó chúng chỉ nên được sử dụng nếu EMI là một vấn đề đã biết.

Chế độ chung cuộn cảm làm biến dạng tốc độ đầy đủ và chất lượng tín hiệu tốc độ cao. Biểu đồ mắt ở trên cho thấy độ méo chất lượng tín hiệu tốc độ đầy đủ của phần cuối của gói, nhưng vẫn nằm trong đặc tả. Khi trở kháng chế độ chung tăng, độ méo này sẽ tăng, vì vậy bạn nên kiểm tra tác động của cuộn cảm ở chế độ chung đối với chất lượng tín hiệu tốc độ cao và tốc độ cao.

Nguyên tắc thiết kế nền tảng USB tốc độ cao

Lưu ý: có thể đạt được quá trình lọc bổ sung bằng cách cuộn 4 dây qua hạt ferrite thêm một lượt. Cũng như việc sử dụng hạt ferrite trong đường dẫn tín hiệu, cần chú ý để đảm bảo rằng tín hiệu đáp ứng thời gian tăng và giảm, đặc biệt là tín hiệu EOP. Tín hiệu EOP là kết thúc đơn và có thể bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi một hạt duy nhất, hoạt động như một bộ lọc chỉ chế độ chung.

Nguyên tắc thiết kế Intel EMI cho các thành phần USB

— nội tâm
nguồn

2

+1 đó cũng là kinh nghiệm của tôi. Chế độ thông thường choke sẽ làm giảm tín hiệu. Như pingswept đã đề cập, bạn nên bao gồm dấu chân cho cuộn cảm (và cả bảo vệ ESD nữa!); bạn luôn có thể không điền vào các thành phần đó trong khi lắp ráp nếu không cần thiết.

— ajs410

1

@ ajs410, tôi nghĩ rằng việc thêm dấu chân và không cư trú sẽ làm tăng cơ hội của nhu cầu vì bạn sẽ gần như đảm bảo không khớp thêm ở vị trí pad.

— Kortuk

Bạn có thực sự nhận được nhiều EMI đó từ một miếng đệm không có mặt nạ hàn, nhưng nếu không thì sẽ không còn dấu vết?

— ajs410

1

Đúng. Trên thực tế, vấn đề chính và lý do bạn cần một cuộn cảm ở chế độ chung là do khả năng của cáp USB để phát ra. nếu tín hiệu đi vào bảng của bạn, va chạm với sự không khớp, tín hiệu phản xạ sẽ đi qua cáp một lần nữa, phát ra. Bất cứ khi nào bạn có một dây dài là khi bạn muốn làm hết sức mình để giảm thiểu phản xạ đi vào cuộn dây. Lý do bạn thêm một cuộn cảm ở chế độ chung là do lượng EM lớn được tạo bởi dòng điện ở chế độ chung so với chế độ vi sai. Nhưng, mặc dù một cuộn cảm ở chế độ chung không ảnh hưởng đến chế độ vi sai, vẫn có những điểm không hoàn hảo.

— Kortuk

6

Có một cơ hội tốt rằng cuộn cảm được đưa vào bảng Gumstix vì họ phải vượt qua FCC bài kiểm tra khí thải của Tiêu đề 47 CFR Phần 15 cho bộ tản nhiệt không chủ ý để bán thiết bị của họ.

Bạn có thể không quan tâm đến điều đó, nhưng nếu đó là một sản phẩm thương mại tôi nghĩ rằng bây giờ sẽ rẻ hơn khi thêm cuộn cảm và sau đó loại bỏ nó nếu bạn phát hiện ra nó không cần thiết.

— pingswept
nguồn

3

Nếu sản phẩm của bạn nằm "nổi" trên cáp USB, thì có thể không cần cuộn cảm ở chế độ chung.

Tuy nhiên, nếu thiết bị của bạn được gắn điện thông qua bất kỳ đường dẫn nào khác có thể tạo thành một vòng lặp trở lại nơi cáp USB của bạn bắt nguồn, bạn sẽ có khả năng thu nhận hoặc tạo ra tiếng ồn có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của sản phẩm hoặc sản phẩm khác được đính kèm với nó Tại thời điểm đó, bạn sẽ cần sặc.

— Người chơi đồ chơi
nguồn

0

Có, tôi khuyên bạn nên sử dụng một chế độ thông thường choke. Nó giúp với EMI nhưng như mọi người đã nói, bạn sẽ có tín hiệu xuống cấp. Nếu bạn không cần cuộn cảm, chỉ cần thêm dây nhảy.

— Kellenjb
nguồn