¿Impedancia del controlador de un pin del microcontrolador, para la terminación en serie?

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Muchas guías indican que las señales digitales deben tener una resistencia en serie colocada por el conductor, cuya resistencia es igual a la impedancia de línea (Z0) menos la impedancia del conductor (Zd). Aquí es una de estas guías.

Sin embargo, no puedo encontrar especificaciones de impedancia de salida para ningún microcontrolador. He buscado en las hojas de datos las MCU de Renesas y PIC que utilizo, y ni siquiera se menciona.

La situación a la que me enfrento actualmente es una MCU de Renesas que habla con una tarjeta SD a través de trazos de 21 cm de largo, a 33MHz, creo. (Algunas de las señales son bidireccionales, pero esa es otra historia). Para evitar el timbre y las emisiones de EMI, que parecen ser un problema con trazas tan largas y de alta frecuencia, quiero terminar correctamente.

Posibles soluciones: ¿sería probable que la impedancia del controlador sea realmente baja, como solo 1 ohm o más? Puedo calcular la impedancia de mi línea, y si la impedancia del conductor es mucho menor, ¿quizás podría simplemente ignorarla?

O, ¿podría posiblemente intentar detectar la EMI causada por el timbre (sin reír) sosteniendo una radio AM junto a las líneas de transmisión e intentar diferentes valores de resistencia de terminación hasta que se minimice el timbre? ¿Hay alguna forma mejor de hacerlo en casa?

    
pregunta beammy

2 respuestas

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No es la frecuencia de la señal que envía una traza de PCB, pero el tiempo de subida es importante.

Una traza de PCB de 21 cm es aproximadamente 30 cm de 'aire equivalente', y como la velocidad de la luz es de 1 nS / pie (en unidades convenientes para el ingeniero), eso es aproximadamente 2 ns de ida y vuelta. Si la duración de la puerta de salida es más larga que esto, y la mayoría de los MCU y SoC de 'baja velocidad' modernos tendrán controladores lentos o controladores que pueden seleccionarse lentos / rápidos solo por esta razón, por lo que no es necesario agregar una terminación adicional de la serie .

Una señal de 33MHz tiene un período de 30 nS, o 15 nS de alta y baja. Una señal de esta velocidad podría salirse con los tiempos de activación de > 2nS, siempre que el receptor pueda hacer frente a eso y cumplir con tsu y th veces. Consulte la documentación de su MCU para ver si se especifica el tiempo de subida o la potencia del disco (corriente de salida baja seleccionable).

Incluso si la impedancia de salida no está especificada, puede ser posible deducirla de los gráficos de corriente / voltaje del variador, o del voltaje de salida especificado a múltiples corrientes en las tablas de características eléctricas. Si falla, puede medirlo cargando una salida con varios resistores y midiendo la caída de voltaje de salida.

La suposición habitual sobre las impedancias de salida del controlador es 'alrededor de 10 ohmios'. Es difícil hacerlos mucho menos, y mucho más, y no alcanzarán altos / bajos dinámicos para la lógica. En ausencia de más información, una resistencia de terminación en serie de 'varias decenas de ohmios', por lo que no es infrecuente 33 o 47 ohmios. Si usted se equivoca, errar más abajo en lugar de ser superior es probablemente mejor Es poco probable que la traza Z0 de la placa sea inferior a 50 ohmios o superior a 100.

Una vez que tenga una resistencia en serie allí, la mejor manera de sintonizar es usar un osciloscopio, pero tendrá que ser rápido, debe poder ver las características de < 2nS. Un alcance de este rápido tendrá una impedancia de entrada de 50 ohmios, y utilizaría una resistencia de 1k conectada a la línea como sonda. Esto le da una buena olla hacia abajo en el alcance, y un punto de toma de capacitancia muy baja para medir con.

Tenga en cuenta que una resistencia en serie solo se puede usar para un receptor de un solo punto al final de la línea. Si los diversos receptores se extienden por un rastro, una resistencia en serie es lo peor que puede hacer, esta configuración necesita un controlador de baja impedancia y una terminación coincidente en el extremo más alejado de la línea.

    
respondido por el Neil_UK
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La sabiduría convencional sobre las líneas de transmisión nos dice que debe hacer coincidir el controlador con la línea y la línea con la terminación. Sin embargo, esta sabiduría convencional crea un problema con los circuitos lógicos porque una carga paralela de 50 ohmios en el receptor significa que no funcionará, es decir, los niveles lógicos se mutilan demasiado.

Si el controlador solo tiene una resistencia en serie (igual a la impedancia de la línea de transmisión), el voltaje enviado hacia abajo de la línea se reduce a la mitad en el extremo de envío debido a que la impedancia del controlador y la impedancia de la línea son iguales, pero en el extremo de recepción el circuito abierto crea un voltaje que es doble, restaurando así tus niveles lógicos. Aquí hay una descripción general de las técnicas que puede usar con (a) la terminación de la serie en la pregunta: -

Hayalgunasadvertenciasalusarlaterminaciónenserie,comoasegurarsedequelalíneanoseademasiadolargaconpérdidasdemasiadoaltasytambiéndequelacapacidaddeentradasereduzcacuidadosamentealelegirlosdispositivosderecepciónadecuados.

Deloscuatrométodosanteriores,elcircuito(b)generalmentenofuncionaráconelCMOSqueimpulsaelCMOSdebidoalacargadeCC.LaterminaciónTheveninfuncionaporquelasdosresistenciasllevanelnivelderecepciónalpuntomediodelrielyesosignificaquelaseñalrecibida(aunquesignificativamenteatenuada)serálosuficientementegrandep-pparalamayoríadelosdispositivos(exceptolasentradasschmitt).

El documento de Fairchild (nota de aplicación 610) es una referencia útil sobre estas técnicas y también muestra formas de onda reales.

La impedancia del controlador de 10 ohmios es un valor estándar que debe asumirse, por lo que si su línea t es de 50 ohmios, debe agregar 40 ohmios al extremo de envío.

  

Para evitar el timbre y las emisiones de EMI, que parecen   Podría ser un problema con trazas tan largas y de alta frecuencia, quiero   terminar correctamente

  • No está sonando, puede parecerlo pero una línea mal terminada produce reflejos de señal que pueden parecer un timbre "escalonado".
  • Comúnmente, de los problemas de EMI que puede obtener será la emisión directa de la línea t y esto podría reducirse ligeramente con la terminación correcta.

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