Czy cewki dławikowe Common Mode są potrzebne na USB?

15

Patrzyłem na schemat GumStix Palo 43 i zauważyłem, że używają cewki dławikowej trybu wspólnego na liniach danych przychodzących z USB.

Rozumiem, w jaki sposób ten projekt może pomóc usunąć szum przychodzący na liniach USB, ale zastanawiam się, czy to jest coś, co powinienem zacząć robić w swoich projektach. W arkuszu danych FT232R nie ma wzmianki o dodawaniu cewek dławikowych w trybie wspólnym, i korzystałem z tego układu wcześniej bez jednego.

Czy mógłbyś zalecić zmianę wyglądu USB, czy zachować go takim, jaki jest?

usb choke Kellenjb
źródło
2
Dość rzadko arkusze danych, a nawet noty aplikacyjne faktycznie zawierają wszystkie informacje pozwalające z powodzeniem wykorzystać część dotyczącą emisji EMI i generowania hałasu w pozostałej części systemu. Klasycznymi przykładami, których prawie nigdy nie należy naśladować, jest to, że pojedyncza nasadka 0,1 uF jest wystarczającym oddzieleniem zasilania dla pinu zasilającego i że powinieneś mieć oddzielne analogowe i cyfrowe płaszczyzny uziemienia (wykonanie tego szczególnie prawie zawsze powoduje katastrofy EMI). Kolejna wskazówka, którą odkryłeś, jest liberalna z koralikami ferrytowymi i dławikami w trybie wspólnym na każdym sygnale opuszczającym lub wchodzącym na płytkę.
Mark
Jaką prędkość ma port USB?
endolith
FT2232H jest Hi-Speed, więc planowałbym „najgorszy przypadek”, w którym komputer też jest Hi-Speed.
Kellenjb
@Mark - Bardzo apropos dla mnie teraz, gdy zacytowałeś osobne analogowe i cyfrowe płaszczyzny naziemne, ponieważ prawie zawsze skutkują katastrofy EMI - właśnie to właśnie przechodzę teraz. Tradycyjne reguły topologii „gwiazdy” były mniej więcej przestrzegane, teoretycznie sprowadzając analogowe i cyfrowe uziemienia osobno z powrotem do centralnego punktu uziemienia. I mam na rękach katastrofę EMI, westchnienie. OTOH, wspólne podstawy mogą wprowadzać szum cyfrowy do analogowych rzeczy, czego oddzielne podstawy powinny unikać ... co robić?
@ Mark, nie zgodziłbym się na oddzielne płaszczyzny naziemne powodujące problemy, jeśli zostałyby wykonane prawidłowo. Powinieneś być w stanie oddzielić dużą ilość szumu, aby twój analog miał wyższy SNR. Możesz to jednak zrobić bardzo źle, bardzo łatwo.
Kortuk

Odpowiedzi:

21

Sygnał USB nie jest całkowicie różnicowy, więc nie jest to świetny pomysł. (Sygnał końca pakietu (EOP) powoduje, że oba piny są obniżone, co, jak sądzę, dlatego zawsze występuje szum przy 1 kHz i harmonicznych w systemach USB, ponieważ wysyła sygnały w trybie wspólnym co 1 ms.)

  1. Należy użyć dławika trybu wspólnego (CM), aby zakończyć szybką magistralę USB, jeśli muszą przejść test EMI. Umieść dławik CM jak najbliżej styków złącza. Szczegółowe informacje można znaleźć w sekcji 5.1.

Uwaga: dławiki w trybie wspólnym obniżają jakość sygnału, dlatego należy ich używać tylko wtedy, gdy znany jest problem EMI.

Dławiki trybu wspólnego zniekształcają jakość sygnału przy pełnej prędkości i wysokiej prędkości. Powyższy schemat oka pokazuje zniekształcenie jakości sygnału przy pełnej prędkości na końcu pakietu, ale nadal mieści się w specyfikacji. Wraz ze wzrostem impedancji trybu wspólnego, zniekształcenie to będzie rosło, dlatego powinieneś przetestować wpływ dławika trybu wspólnego na pełną prędkość i jakość sygnału wysokiej prędkości.

Wytyczne dotyczące projektowania platformy USB wysokiej prędkości

Uwaga: dodatkowe filtrowanie można uzyskać poprzez nawijanie 4 drutów przez koralik ferrytowy o dodatkowy obrót. Podobnie jak w przypadku stosowania koralików ferrytowych na ścieżkach sygnałowych, należy zadbać o to, aby sygnalizacja spełniała czasy narastania i opadania, szczególnie sygnalizację EOP. Sygnalizacja EOP jest zakończona pojedynczo i może być silnie dotknięta przez jedną kulkę, która działa jak filtr tylko w trybie wspólnym.

Wytyczne projektowe Intel EMI dla komponentów USB

endolit
źródło
2
+1 to także moje doświadczenie. Dławik trybu wspólnego obniży sygnał. Jak wspomina pingwin, powinieneś dołączyć ślad dla dławika (i ochrony ESD!); zawsze nie można wypełnić tych elementów podczas montażu, jeśli nie są one potrzebne.
ajs410
1
@ ajs410, myślę, że dodanie odcisku stopy i brak zapełniania zwiększa szansę na potrzebę, ponieważ prawie gwarantujesz dodatkowe niedopasowanie w miejscu pada.
Kortuk
Czy naprawdę dostałbyś tyle dodatkowego EMI z podkładki, która nie ma maski lutowniczej, ale w przeciwnym razie nie powoduje powstawania śladu?
ajs410
1
tak. W rzeczywistości głównym problemem i powodem, dla którego potrzebujesz dławika w trybie wspólnym, jest zdolność kabla USB do wypromieniowywania. jeśli sygnał wejdzie na twoją płytę, zderzy się z niedopasowaniem, sygnał odbity ponownie przejdzie przez kabel, promieniując. ilekroć masz długi drut, musisz zrobić wszystko, co w jego mocy, aby zminimalizować odbicia wpadające do cewki. Przyczyną dodania dławika w trybie wspólnym jest duża ilość EM generowana przez prądy w trybie wspólnym w porównaniu do trybu różnicowego. Ale chociaż dławik trybu wspólnego nie powinien wpływać na tryb różnicowy, występują niedoskonałości.
Kortuk
6

Istnieje duża szansa, że ​​dławik znajduje się na płycie Gumstix, ponieważ muszą przejść test emisji FCC część 15 CFR część 15 dla niezamierzonych grzejników, aby sprzedać swoje urządzenie.

Możesz się tym nie przejmować, ale jeśli chodzi o produkt komercyjny, myślę, że taniej jest teraz dodać dławik, a następnie usunąć go, jeśli okaże się, że nie jest potrzebny.

pingswept
źródło
3

Jeśli twój produkt „unosi się” na kablu USB, dławik trybu wspólnego prawdopodobnie nie jest konieczny.

Jeśli jednak urządzenie jest podłączone elektrycznie przez inne ścieżki, które mogą tworzyć pętlę z powrotem do miejsca, w którym pochodzi kabel USB, będziesz mieć potencjał indukcyjnego wychwytywania lub generowania szumów, które mogą wpływać na działanie twojego produktu lub innego podłączonego produktu do tego. W tym momencie będziesz potrzebować dławika.

Producent zabawek
źródło
0

Tak, poleciłbym użycie dławika trybu wspólnego. Pomaga przy zakłóceniach elektromagnetycznych, ale jak wszyscy mówili, sygnał będzie obniżony. Jeśli nie potrzebujesz dławika, po prostu dodaj przewody rozruchowe.

Kellenjb
źródło