Werden Gleichtakt-Drosselspulen für USB benötigt?

Ich habe mir den Schaltplan für den GumStix Palo 43 angesehen und festgestellt, dass sie eine Gleichtakt-Drosselspule auf den Datenleitungen verwenden, die von USB kommen.

Ich verstehe, wie dieses Design dazu beitragen kann, Rauschen zu entfernen, das in die USB-Leitungen eindringt, aber ich frage mich, ob es tatsächlich etwas ist, mit dem ich bei meinen Designs beginnen sollte. Das Datenblatt für den FT232R erwähnt nicht das Hinzufügen von Gleichtakt-Drosselspulen, und ich habe diesen Chip zuvor ohne eine verwendet.

Würden Sie mir also empfehlen, mein USB-Design zu ändern oder es so zu lassen, wie es ist?

Recht selten geben Datenblätter oder sogar Anwendungshinweise tatsächlich alle Informationen, um ein Teil in Bezug auf EMI-Emissionen und Geräuschentwicklung im Rest des Systems erfolgreich zu verwenden. Klassische Beispiele, die kaum befolgt werden sollten, sind, dass eine einzelne 0,1-uF-Kappe eine ausreichende Entkopplung der Stromversorgung für einen Stromanschluss ausreicht und dass Sie separate analoge und digitale Masseebenen haben sollten (dies führt insbesondere fast immer zu EMI-Katastrophen). Ein weiterer Tipp, den Sie gefunden haben, ist, mit Ferritperlen und Gleichtaktdrosseln bei jedem Signal, das die Platine verlässt oder eintritt, großzügig umzugehen.
Und welche Geschwindigkeit hat der USB-Anschluss?
Der FT2232H ist Hi-Speed, also würde ich für den "schlimmsten Fall" planen, wo der Computer auch Hi-Speed ​​ist.
@Mark - Im Moment sehr passend für mich, dass Sie separate analoge und digitale Masseebenen zitiert haben, die fast immer zu EMI-Katastrophen führen - genau das mache ich gerade durch. Traditionelle "Stern"-Topologieregeln wurden mehr oder weniger befolgt, wobei theoretisch analoge und digitale Erdungen getrennt zu einem zentralen Erdungspunkt zurückgeführt wurden. Und ich habe eine EMI-Katastrophe vor mir, seufz. OTOH, gemeinsame Gründe könnten digitales Rauschen in das analoge Zeug einführen, was die getrennten Gründe vermeiden sollten ... was tun?
@Mark, ich würde nicht zustimmen, dass die separaten Grundebenen Probleme verursachen, wenn sie richtig gemacht werden. Sie sollten in der Lage sein, eine große Menge an Rauschen zu trennen, damit Ihr Analog einen höheren SNR hat. Sie können dies jedoch sehr, sehr falsch machen, sehr leicht.
@ user4102, wenn Sie eine bestimmte Frage haben, sollten Sie sie an die Website stellen, wenn Sie nur bei einem Problem feststecken, müssen Sie das tun, was wir alle irgendwann tun, recherchieren und lernen, wie. Wenn Sie Zeit und Lust haben, würde ich Ihnen mein Lieblingshandbuch der schwarzen Magie vorschlagen .

Antworten (4)

Das USB-Signal ist nicht vollständig differentiell, also keine gute Idee. (Das Signal am Ende des Pakets (EOP) ist an beiden Pins auf Low gezogen, weshalb es meiner Meinung nach in USB-Systemen immer Rauschen bei 1 kHz und Oberwellen gibt, da es alle 1 ms Gleichtaktsignale sendet.)

  1. Eine Gleichtaktdrossel (CM) sollte verwendet werden, um den Hochgeschwindigkeits-USB-Bus zu terminieren, wenn sie EMI-Tests bestehen müssen. Platzieren Sie die CM-Drossel so nah wie möglich an den Steckerstiften. Siehe Abschnitt 5.1 für Einzelheiten.

Hinweis: Gleichtaktdrosseln verschlechtern die Signalqualität, daher sollten sie nur verwendet werden, wenn EMI ein bekanntes Problem ist.

Gleichtaktdrosseln verzerren die Full-Speed- und High-Speed-Signalqualität. Das obige Augendiagramm zeigt eine Verzerrung der Signalqualität bei voller Geschwindigkeit am Ende des Pakets, aber immer noch innerhalb der Spezifikation. Mit zunehmender Gleichtaktimpedanz nimmt diese Verzerrung zu, daher sollten Sie die Auswirkungen der Gleichtaktdrossel auf die Signalqualität bei voller Geschwindigkeit und hoher Geschwindigkeit testen.

Designrichtlinien für Hochgeschwindigkeits-USB-Plattformen

Hinweis: Eine zusätzliche Filterung kann erreicht werden, indem die 4 Drähte um eine zusätzliche Windung durch die Ferritperle gewickelt werden. Wie bei der Verwendung von Ferritperlen in Signalpfaden sollte darauf geachtet werden, dass die Signalisierung den Anstiegs- und Abfallzeiten entspricht, insbesondere die EOP-Signalisierung. Die EOP-Signalisierung ist unsymmetrisch und kann durch eine einzelne Perle, die nur als Gleichtaktfilter wirkt, stark beeinflusst werden.

Intel EMI-Designrichtlinien für USB-Komponenten

+1 Das ist auch meine Erfahrung. Eine Gleichtaktdrossel verschlechtert das Signal. Wie pingswept erwähnt, sollten Sie den Fußabdruck für die Drossel (und auch den ESD-Schutz!) angeben; Sie können diese Komponenten während der Montage einfach nicht bestücken, wenn sie nicht benötigt werden.
@ajs410, ich denke, das Hinzufügen des Footprints und das Nichtauffüllen erhöht die Wahrscheinlichkeit eines Bedarfs, da Sie fast eine zusätzliche Nichtübereinstimmung an der Pad-Position garantieren.
Würden Sie wirklich so viel zusätzliche EMI von einem Pad bekommen, das keine Lötmaske hat, aber ansonsten keine Stummel auf der Leiterbahn macht?
Jawohl. Tatsächlich liegt das Hauptproblem und der Grund, warum Sie eine Gleichtaktdrossel benötigen, in der Strahlungsfähigkeit eines USB-Kabels. Wenn das Signal in Ihr Board eintritt und mit einer Fehlanpassung kollidiert, durchquert das reflektierte Signal das Kabel erneut und strahlt ab. Wann immer Sie einen langen Draht haben, möchten Sie Ihr Bestes tun, um Reflexionen zu minimieren, die in die Spule gelangen. Der Grund, warum Sie eine Gleichtaktdrossel hinzufügen, liegt in der großen Menge an EM, die durch Gleichtaktströme im Vergleich zum Gegentakt erzeugt wird. Aber obwohl eine Gleichtaktdrossel den Differentialmodus nicht beeinflussen sollte, gibt es Unvollkommenheiten.

Es besteht eine gute Chance, dass der Choke auf dem Gumstix-Board enthalten ist, da sie die FCC -Emissionsprüfung nach Titel 47 CFR Teil 15 für unbeabsichtigte Kühler bestehen müssen, um ihr Gerät verkaufen zu können.

Das ist Ihnen vielleicht egal, aber wenn es sich um ein kommerzielles Produkt handelt, ist es meiner Meinung nach billiger, den Choke jetzt hinzuzufügen und ihn dann zu entfernen, wenn Sie feststellen, dass er nicht benötigt wird.

Wenn Ihr Produkt "schwebend" auf dem USB-Kabel sitzt, ist die Gleichtaktdrossel wahrscheinlich nicht erforderlich.

Wenn Ihr Gerät jedoch über andere Pfade elektrisch verbunden ist, die eine Schleife zurück zum Ursprung Ihres USB-Kabels bilden könnten, besteht die Möglichkeit, dass Sie induktiv Rauschen aufnehmen oder erzeugen, das die Leistung Ihres Produkts oder eines anderen angeschlossenen Produkts beeinträchtigen kann dazu. An diesem Punkt benötigen Sie den Choke.

Ja, ich würde die Verwendung einer Gleichtaktdrossel empfehlen. Es hilft bei EMI, aber wie alle gesagt haben, haben Sie ein verschlechtertes Signal. Wenn Sie die Drossel nicht benötigen, fügen Sie einfach Überbrückungsdrähte hinzu.

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