Frage zur benutzerdefinierten USB-Impedanz

Ich suche nach einem eigenen USB-Kabel für ein Projekt. Das Hauptproblem, das ich habe, ist, dass ich eine große Kapazität in meinem Kabel zwischen D + und D- (400 pF) bekomme, was ausreicht, um die von meinem PC gelesenen Signale abzulenken. Gibt es eine einfache Möglichkeit, dies zu beheben? Ich verstehe, dass dies ein Problem mit der Impedanzanpassung ist, aber ich bin mir nicht sicher, wo ich damit anfangen soll, da die Kapazität zwischen zwei Eingangsleitungen liegt, nicht zwischen einer Leitung und Masse, woran ich mich aus meinem Elektromagnetikkurs erinnere.

Antworten (3)

Die Impedanz der Datenleitung wird durch bestimmt

  • Kapazität zwischen Drähten und
  • Induktivität des Adernpaares.

Es ist eine einfache Formel, und ich habe sie verwendet, um kundenspezifische Kabel für Hochgeschwindigkeits-Datenverbindungen herzustellen, wenn die Drähte und die Gesamtummantelung aus PTFE-Material hergestellt werden mussten, um für Hochtemperaturanwendungen geeignet zu sein. Die Formel ist

Zo = sqrt(L/C) – das ist die Impedanz für eine verlustfreie Leitung. Hier ist ein guter Artikel.

Dies sagt Ihnen, dass L wachsen und/oder C abnehmen muss, um ein Kabel mit höherer Impedanz herzustellen. Eines der Verfahren besteht darin, den tatsächlichen Leiter mit einem kleineren Durchmesser herzustellen, während der Abstand zwischen den Leitern gleich bleibt. Oder Sie können den Abstand zwischen den Leitern vergrößern. Unten sehen Sie ein Bild eines Online-Rechners: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beachten Sie, dass die auf der obigen Seite (Zo) angegebene Formel genau dieselbe ist wie die, die ich zuvor angegeben habe, aber sie verwendet die grundlegenderen Eigenschaften von Drähten, um L und C zu geben. Mit anderen Worten, Permeabilität und Permittivität sind in die Gleichungen eingebaut, aber die 2. Formel listet explizit die Permittivität auf, da diese aufgrund der Isolationsart eine Variable sein wird.

Und hier ist der Link zur Webseite für den Rechner. Bitte beachten Sie, dass es mehrere Online-Rechner gibt, damit Sie andere überprüfen können.

Vom Speicher aus beträgt die Impedanz des USB-Kabels 90 Ohm.

Und wenn das alles zu viel Mühe scheint, machen Sie einfach die Drähte dünner und legen Sie sie etwas mehr auseinander und sehen Sie, was passiert. Wenn es sich um ein Zo-Problem handelt, sollten sich die Dinge verbessern, wenn Sie dies tun.

Hallo, danke für die tolle Antwort. Mein LRC-Messgerät kann keine signifikante Induktivität für mein Kabel erkennen (gibt mir immer wieder negative Werte!), also gehe ich davon aus, dass der Großteil meiner Impedanz in diesem Kabel Kapazität ist. Ich habe bereits überlegt, meine Drähte zu verteilen oder ihre Stärke zu reduzieren, aber ich bin bereits bei 28 AWG und sie müssen so dicht wie möglich gepackt werden, um die Größe des Kabels zu reduzieren. Meine andere Idee war, dass ein kundenspezifischer Kabelhersteller ein Isoliermaterial verwendet, das den Aufbau der Kapazität verhindern kann.
Ich habe auch überlegt, einen Induktor zu verwenden, der dem Kondensator entspricht (ich erinnere mich, dass ich dies aus der Elektromagnetik getan habe), aber das Hinzufügen einer weiteren aktiven Komponente wird mein Signal im USB nur weiter verzögern, was meiner Meinung nach Probleme mit der Signalübertragung verursachen wird. Aber abgesehen von der Änderung der physikalischen Eigenschaften des Kabels (von der ich ziemlich sicher bin, dass ich nicht viel mehr ändern kann) oder dem Einbau einer Induktivität, sind das meine einzigen Lösungen?
Und die USB-Terminierung beträgt 90 Ohm, was meiner Meinung nach im nachgeschalteten Transceiver liegt.
@Shensmobile Sie können kein Isoliermaterial zwischen die Kerne legen, es sei denn, es hat eine niedrigere Permittivität als die Isolierung, die Sie derzeit verwenden - dies ist die einzige Möglichkeit, die Kapazität zu verringern. Es ist eine Sache der Physik - wenn Sie keine Daten erhalten, korrigieren Sie die Impedanz, indem Sie die Drähte weiter auseinander halten, die Permittivität der Isolatoren verringern oder die Drähte kleiner machen.
Nun, die Isolierung, die ich derzeit verwende, ist die Standard-Kunststoffummantelung, die über den Leiter geht (ich nehme an, es handelt sich um PVC), aber ein kundenspezifischer Hersteller kann sie möglicherweise mit etwas Besserem isolieren. Leider kann ich die Drähte nicht weiter verteilen oder die Drähte viel kleiner machen, daher denke ich, dass die Auswahl eines anderen Isolators meine einzige Wahl wäre.
Warum sollte ein passiver Induktor ein Problem sein? Wenn dies für 12 Mbit ist, sollte es funktionieren können. Fügen Sie sowohl d+ als auch d- denselben Induktortyp hinzu und probieren Sie es aus. Eine weitere Option ist die aktive USB-Verstärkung an beiden Enden. Dies wird für lange USB2-Läufe (480 Mbit/s) verwendet.
@JonWatte Es kann funktionieren - es hat früher an alten Telefonleitungen funktioniert, um die Impedanz bei 600 Ohm zu halten. Aus dem Gedächtnis wurden 88-mH-Spulen jede Meile beabstandet, und es linearisierte die Impedanz auf 600 Ohm über die Sprachbandbreite, aber darüber fiel die Impedanz schnell ab. Kennen Sie die Länge des Kabels, die das OP im Sinn hat, und können Sie den passenden Induktivitätswert berechnen? USB-Verstärkung ist eine gute Option, aber ich denke, sie muss bidirektional sein - ich bin nicht zu 100% davon überzeugt. Wenn Sie einen Vorschlag haben, dann machen Sie eine Antwort - ich fühle mich mit keinem Ihrer Vorschläge wohl, aber sie könnten funktionieren.
Das ist Gold, Mann!

Nun, normale USB-Kabel haben diese Abschirmung, um den kapazitiven Leitungseffekt zu verringern. Meine erste Vermutung: Warum versuchen Sie nicht zuerst, sie abzuschirmen, um zu sehen, ob die Kapazität das Ergebnis der physischen Verkabelung ist? Auch ein verdrilltes USB-Kabel kann helfen, die Kapazität zwischen den Leitungen zu verringern, siehe Aufbau des USB-Kabels .

Normale USB-Kabel haben eine Abschirmung AUSSERHALB des verdrillten D+/D-Paares. Das würde nicht helfen, die Kapazität zwischen den beiden Kabeln zu verringern. Ich habe jetzt auch mein kundenspezifisches USB-Kabel in Twisted-Pair-Anordnung. Ich verstehe, dass der Kauf eines "legitimen" 4 Meter langen Kabels wahrscheinlich mein Problem beheben würde, aber ich möchte wissen, ob es ein technisches Prinzip gibt, mit dem ich eine Lösung dafür anwenden kann. Ich benötige das kundenspezifische USB-Kabel für eine Hochtemperaturanwendung.

Wenn ich weiter darüber nachdenke, denke ich, dass es schwierig wäre, eine Induktivität zu bekommen, die groß genug ist, um der Kapazität entgegenzuwirken, aber sie trotzdem klein genug zu halten, um das USB-Signal nicht zu beeinträchtigen, insbesondere bei USB 2.0-Datenraten (480 Mbit).

Wenn Sie bei langen USB-Läufen den physikalischen Aufbau des Kabels nicht ausreichend ändern können, ist eine aktive Verstärkung erforderlich. Und ja, es muss bidirektional sein. Sie können tatsächlich fertige Kabel mit eingebauter Verstärkung kaufen, und Sie können auch Chipsätze kaufen, die Sie Ihrem Kabel hinzufügen können.

Frage zur benutzerdefinierten USB-Impedanz
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