Нужны ли катушки синфазного дросселя на USB?

15

Я просматривал схему GumStix Palo 43 и заметил, что они используют синфазную дроссельную катушку на линиях данных, поступающих с USB.

Я понимаю, как этот дизайн может помочь устранить шум, поступающий на линии USB, но мне интересно, действительно ли это то, что я должен начать делать на своих проектах. В техническом описании FT232R нет упоминаний о добавлении синфазных дроссельных катушек, и я уже использовал этот чип без одной.

Итак, вы бы порекомендовали мне изменить дизайн USB или оставить его таким, какой он есть?

usb choke Kellenjb
источник
2
Очень редко таблицы данных или даже замечания по применению фактически дают вам всю информацию для успешного использования детали в отношении эмиссии электромагнитных помех и генерации шума в остальной части системы. Классические примеры, которые вряд ли когда-либо следует использовать, - это то, что одной развязки 0,1 мкФ достаточно для развязки источника питания для вывода питания, и что у вас должны быть отдельные аналоговые и цифровые заземляющие плоскости (выполнение этого, особенно почти всегда, приводит к авариям EMI). Еще один совет, который вы нашли, - это быть либеральным с ферритовыми шариками и синусоидальными дросселями на любом сигнале, который выходит или попадает на доску.
Марк
Кроме того, что скорость USB-порт?
эндолит
FT2232H - Hi-Speed, так что я бы планировал «худший случай», когда компьютер также Hi-Speed.
Kellenjb
@Mark - Очень кстати для меня сейчас, когда вы привели отдельные аналоговые и цифровые заземления, которые почти всегда приводили к EMI-катастрофам - это именно то, что я сейчас прохожу. Традиционные «звездные» топологические правила были более или менее соблюдены, теоретически возвращая аналоговые и цифровые заземления отдельно к центральной точке заземления. И у меня на руках бедствие EMI, вздох. OTOH, общие основания могут вносить цифровой шум в аналоговый материал, чего и следует избегать отдельным основаниям ... что делать?
@ Марк, я бы не согласился на отдельные наземные самолеты, вызывающие проблемы, если все сделано правильно. Вы должны быть в состоянии выделить большое количество шума, чтобы у вашего аналога был более высокий SNR. Однако вы можете сделать это очень, очень неправильно, очень легко.
Кортук

Ответы:

21

Сигнал USB не является полностью дифференциальным, поэтому это не очень хорошая идея. (Сигнал конца пакета (EOP) имеет низкий уровень на обоих выводах, поэтому я считаю, что в системах USB всегда есть шум на частоте 1 кГц и гармоники, поскольку он посылает синфазные сигналы каждые 1 мс.)

  1. Дроссель синфазного режима (CM) должен использоваться для завершения высокоскоростной шины USB, если они должны пройти тестирование EMI. Поместите дроссель CM как можно ближе к контактам разъема. Смотрите раздел 5.1 для деталей.

Примечание. Синфазные дроссели ухудшают качество сигнала, поэтому их следует использовать только в том случае, если EMI является известной проблемой.

Синфазные дроссели искажают скорость на полной скорости и качество сигнала. Приведенная выше глазковая диаграмма показывает искажение качества сигнала полной скорости конца пакета, но все еще в пределах спецификации. При увеличении полного сопротивления синфазного режима это искажение будет возрастать, поэтому вам следует проверить влияние дросселя синфазного сигнала на полную скорость и качество высокоскоростного сигнала.

Руководство по проектированию высокоскоростной USB-платформы

Примечание: дополнительная фильтрация может быть достигнута путем наматывания 4-х проводов через ферритовый валик на дополнительный оборот. Как и в случае использования ферритовых шариков в сигнальных трактах, следует позаботиться о том, чтобы передача сигналов соответствовала времени нарастания и спада, особенно сигнализации EOP. Сигнализация EOP является односторонней и на нее может сильно влиять один шарик, который действует как фильтр только синфазного режима.

Руководство по проектированию Intel EMI для USB-компонентов

эндолиты
источник
2
+1 это тоже мой опыт. Синфазный дроссель ухудшит сигнал. Как упоминается в pingswept, вы должны включить посадочную площадку для дросселя (и защиту от электростатического разряда тоже!); вы всегда можете просто не заполнять эти компоненты во время сборки, если они не нужны.
ajs410
1
@ ajs410, я думаю, что добавление посадочного места и отсутствие заполнения увеличивает вероятность необходимости, поскольку вы почти гарантируете дополнительное несоответствие в месте расположения планшета.
Кортук
Неужели вы действительно получили бы столько дополнительных электромагнитных помех от пэда, который не имеет маски припоя, но в остальном не оставляет заглушек на трассе?
ajs410
1
да. Собственно, основная проблема и причина, по которой вам нужен синфазный дроссель, связана со способностью USB-кабеля излучать. если сигнал поступает на вашу доску, сталкивается с несоответствием, отраженный сигнал снова проходит через кабель, излучая. всякий раз, когда у вас длинный провод, это когда вы хотите сделать все возможное, чтобы свести к минимуму отражения, поступающие в катушку. Причина, по которой вы добавляете синфазный дроссель, связана с большим количеством электромагнитных помех, генерируемых токами синфазного режима, по сравнению с дифференциальным режимом. Но даже если синфазный дроссель не должен влиять на дифференциальный режим, существуют недостатки.
Кортук
6

Есть большая вероятность, что дроссель включен в доску Gumstix, потому что они должны пройти FCC тестирование выбросов Title 47 CFR Part 15 для непреднамеренных радиаторов, чтобы продать свое устройство.

Возможно, вас это не волнует, но если это коммерческий продукт, я думаю, что дешевле сейчас добавить дроссель, а затем удалить его, если вы обнаружите, что он не нужен.

pingswept
источник
3

Если ваш продукт «плавает» на USB-кабеле, синфазный дроссель, вероятно, не нужен.

Однако, если ваше устройство электрически подключено через любые другие пути, которые могли бы образовать петлю обратно к тому месту, где идет ваш USB-кабель, у вас будет потенциал для индуктивного обнаружения или генерации шума, который может повлиять на производительность вашего продукта или другого подключенного продукта. к этому. В этот момент вам понадобится воздушная заслонка.

Toybuilder
источник
0

Да, я бы рекомендовал использовать дроссель общего режима. Это помогает с EMI, но, как все говорили, у вас будет ухудшенный сигнал. Если вам не нужен дроссель, просто добавьте перемычки.

Kellenjb
источник