Hade läst eller hört nånstans att det var bra att sätta ferritkärnor (Ferrite Beads) på datautgångarna för att minska störningar. Men det var inte bra. Jag testade:
Data ut: 0.5 Mhz, 5 volt "logik".
Ferritkärna: 2000 ohm vid 100 MHz
Kabel: ca 30 cm
Terminering: 3k3 motstånd, schmitt-trigger CMOS ingång.
resultat: vid varje omslag fick jag en ringning som tog 100 - 200 nS innan den blev "försumbar".. från nolla till etta fick jag spikar på 9.5 volt och från etta till nolla ca -4.5 volt... Räknade ut att kapacitansen borde varit ungefär 10 pF (+/- 50%) totalt med kabel och ingången på mottagarkretsen.
Dataöverföringen fungerade dock utan fel trots de väldiga svängningarna.... Fungerade även klockrent med 5 meter cat5 kabel samt 10 meter vanlig flatkabel.
Hade jag fel värde på ferriterna eller ska man inte alls använda ferriter på datautgångar eller har jag använt dem i helt fel sammanhang?
Kan man räkna ut ungefärlig induktans på en ferritkärna genom att ta formeln för reaktans X = 2*pi*f*L => L = X / (2*pi*f) så att en på 2000 ohm @ 100 Mhz borde vara på ungefär 3.18 mikroHenry eller är det för många andra faktorer inblandade så att detta samband inte är så enkelt?
(kommer ev. bilder från oscilloskop, men har inte detta tillgängligt just nu)
Ferritkärnor på datautgångar ingen bra idé
Re: Ferritkärnor på datautgångar ingen bra idé
Nu vet jag inte hur du placerat ferritkärnan, så vet inte om du gjort något fel. Men det är väl meningen att den ska vara runt båda ledarna, så att den bildar en "common mode choke"?
Re: Ferritkärnor på datautgångar ingen bra idé
ferrit-bead fungerar bara på långsamma signaler typ I/O-styrning och annat.
datakommunikationssignaler får man istället köra med balunkoppling (common mode choke) där signal och signalåterledaren (signaljord) ligger i par igenom eller lindad flera varv på toroiden.
balunkopplingarna tar bort commonmode-störningar (likfasiga störningar) medans påverkar inte differentiella nyttosignaler på paret som går igenom toroiden.
När det gäller datakommunikation så finns det inget som heter 'gemensam jord' utan varje signal har alltid din egen återledare som ligger helt parallellt eller tvinnad med signalledaren hela vägen - på kretskortet är det jordplanet som har rollen av återledare och returströmmen från signalledaren ligger som en skugga under signalledaren mha. magnetisk och elektrostatisk koppling
---
Dina 10 pF låter för lite då CAT-5 har ca 50 pF per meter mellan ledarna i paret, förmodligen mätte du bara drivern/ingången och kort ledaren mot drosseln och såg inget av kapacitansen efter ferriten då den blockerade för mätsignalen alternativt drosseln och kabelkapacitansen agerade som paralellresonant krets med din mätfrekvens och därmed kapacitansen nästan osynligt.
Ringningen som du ser beror troligen på grav missanpassning mot kabeln (pga. dina drosslar) i ändarna och det studsade fram och tillbaka...
datakommunikationssignaler får man istället köra med balunkoppling (common mode choke) där signal och signalåterledaren (signaljord) ligger i par igenom eller lindad flera varv på toroiden.
balunkopplingarna tar bort commonmode-störningar (likfasiga störningar) medans påverkar inte differentiella nyttosignaler på paret som går igenom toroiden.
När det gäller datakommunikation så finns det inget som heter 'gemensam jord' utan varje signal har alltid din egen återledare som ligger helt parallellt eller tvinnad med signalledaren hela vägen - på kretskortet är det jordplanet som har rollen av återledare och returströmmen från signalledaren ligger som en skugga under signalledaren mha. magnetisk och elektrostatisk koppling
---
Dina 10 pF låter för lite då CAT-5 har ca 50 pF per meter mellan ledarna i paret, förmodligen mätte du bara drivern/ingången och kort ledaren mot drosseln och såg inget av kapacitansen efter ferriten då den blockerade för mätsignalen alternativt drosseln och kabelkapacitansen agerade som paralellresonant krets med din mätfrekvens och därmed kapacitansen nästan osynligt.
Ringningen som du ser beror troligen på grav missanpassning mot kabeln (pga. dina drosslar) i ändarna och det studsade fram och tillbaka...
Re: Ferritkärnor på datautgångar ingen bra idé
ferriten är alltså en sådan som finns i 0805 kapsel t.ex. och inte en ring eller något annat. Visst blev det gravt missanpassat.... men ringningen kunde jag lätt simulera i LTspice genom att sätta en kondensator på 10pF där kabeln skulle sitta. Då blev det nästan identiskt med oscilloskopbilden. Så det var en LC-krets helt enkelt.
Hittar inte bilderna från det experimentet nu , men här kommer en bild på en liknande koppling jag gjorde nu (samma ferrit, samma klockfrekvens ungefär samma längd på kabel - 30 cm men på ett annat kort: Svängningarna blev betydligt mindre nu , men de finns fortfarande kvar där och är inte snygga: (något suddig bild)
EDIT: 0.5µS/div samt 5V/div - så frekvensen här är bara ca 260 kHz
Hittar inte bilderna från det experimentet nu , men här kommer en bild på en liknande koppling jag gjorde nu (samma ferrit, samma klockfrekvens ungefär samma längd på kabel - 30 cm men på ett annat kort: Svängningarna blev betydligt mindre nu , men de finns fortfarande kvar där och är inte snygga: (något suddig bild)
EDIT: 0.5µS/div samt 5V/div - så frekvensen här är bara ca 260 kHz
Senast redigerad av jesse 25 januari 2010, 11:21:55, redigerad totalt 3 gånger.
Re: Ferritkärnor på datautgångar ingen bra idé
Skall du slippa ringningarna helt så måste drivning och ingång ha samma impedans som kabeln (vanligtvis 100 Ohm) - och då kan du inte ha några drosslar alls i serie utöver kopplingar som jobbar som balun (common mode choke)
TTL och CMOS är dock inte avsedd att arbeta i impedansanpassade system då när familjerna skapades så var frekvensern på sin höjd några MHz och ledarreflexer och impedansanpassning knappast fanns i medvetandet, även om med lite tillyxning med externa komponenter kan få till tillräckligt bra fungerande kompromiss. (studera tex hur SCSI-bussen är byggd där 'drivern' iofs var open collektor men ingångarna var standard TTL.) eller så gör man den riktigt felaktiga alternativet som man ser med PATA-bussen på IDE-hårddiskarna, man övergav vid 133 och 166 Mbyte/s med 16 dataledare eftersom det helt enkelt inte gick att gasa längre med oterminerade system som denna var pga. reflexer , och därför fick vi SATA istället där ett enda par är minst 20 ggr snabbare datatakt än enskild dataledare i PATA-interfacet just för att man kör med impedansanpassade system....
TTL och CMOS är dock inte avsedd att arbeta i impedansanpassade system då när familjerna skapades så var frekvensern på sin höjd några MHz och ledarreflexer och impedansanpassning knappast fanns i medvetandet, även om med lite tillyxning med externa komponenter kan få till tillräckligt bra fungerande kompromiss. (studera tex hur SCSI-bussen är byggd där 'drivern' iofs var open collektor men ingångarna var standard TTL.) eller så gör man den riktigt felaktiga alternativet som man ser med PATA-bussen på IDE-hårddiskarna, man övergav vid 133 och 166 Mbyte/s med 16 dataledare eftersom det helt enkelt inte gick att gasa längre med oterminerade system som denna var pga. reflexer , och därför fick vi SATA istället där ett enda par är minst 20 ggr snabbare datatakt än enskild dataledare i PATA-interfacet just för att man kör med impedansanpassade system....
