Impedância de medição

Estou projetando e construindo circuitos que usam 100Mb / s em um barramento de sinalização diferencial de baixa tensão (LVDS). Alguns desses sinais precisam viajar entre PCBs em cabos feitos à mão. O problema é que não tenho como verificar a qualidade dos cabos e da terminação.

Se eu fosse milionário, obteria um escopo caro ou um analisador de rede vetorial. Mas, na falta disso, há alguma maneira de medir os sinais refletidos ou a impedância do cabo?

(Eu tenho uma largura de banda de 150MHz, escopo de 500MSPS disponível).

Adicionado: informações sobre os dados no fio, extraídas da folha de dados do ET1200 .

Forma de onda Ebus

Adicionado: 21 horas para o final. Última chance para a recompensa. Alguém pode sugerir uma maneira rápida e suja de medir a impedância? Talvez algum tipo de ponte onde eu pudesse comparar o cabo com um cabo bom conhecido?

impedance termination lvds Rocketmagnet
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"100Mb" pode ser uma especificação para uma memória, mas não para um canal de comunicação, pois as unidades estão claramente erradas. O que você realmente quer dizer com "LVDS" (que, é claro, deveria ter sido escrito de qualquer maneira)? Colocar coisas básicas e fáceis como unidades erradas significa que devemos assumir que muitas outras coisas estão erradas e não há como saber o que você está realmente perguntando.

Olin Lathrop

100 MB - com B maiúsculo são as unidades de memória. B minúsculo significa bits, então 100Mb significa 100 megabits. Sim, deve incluir tempo para que 100 Mb / s estejam corretos. LVDS significa Sinalização diferencial de baixa tensão.

MarkSchoonover

@Olin: Você tem certeza? Então, o que as pessoas querem dizer quando se referem à Ethernet de 100Mb? (Google it) Eles significam que ele pode 'lembrar' 2 ^ 20 bits? Não, as pessoas costumam usar 100Mb como (muito) curto para 100 mega bits de dados transferidos por segundo. Concordou que as unidades corretas são Mb / s. LVDS é sempre chamado LVDS. As pessoas praticamente nunca escrevem na íntegra: Sinalização diferencial de baixa tensão.

Rocketmagnet

@OlinLathrop, agora precisamos descrever "lógica transistor-transistor" ou "lógica complementar de óxido de metal-semicondutor" toda vez que quisermos falar sobre TTL ou CMOS?

The

@Rocketmagnet - Quando as pessoas se referem a "100Mb Ethernet", estão se referindo a ela de maneira errada . É "Ethernet de 100 Mb / s" (ou "Ethernet de 100 Mbps"). O fato de muitas pessoas chamá-lo incorretamente e não o corrigir (apenas faz as pessoas que o chamam parecerem tolas). Não está digitando o adicional /sou psque afronta?

Connor Wolf

Respostas:

Aqui está o mais barato que posso encontrar.

Diagrama direcional do acoplador

Primeiro, você precisa de um sintetizador de RF. Se você não tiver isso, faça com que seu sinal digital produza uma onda quadrada pura (use o sinal do relógio ou envie 1010 ... da sua linha de dados) e use um filtro passa-baixo ou passa-banda para transformá-lo em um puro onda senoidal -ish.

Entre a fonte e o circuito em teste, conecte um acoplador direcional, na direção para que a saída acoplada receba o sinal refletido, não o sinal da fonte.

Agora conecte um detector de potência rf à porta acoplada do acoplador direcional. Agora você pode usar um multímetro para medir a potência no sinal refletido.

Se você usar minicircuitos, poderá obter o acoplador direcional e o detector de energia por algo como US $ 150, ou provavelmente poderá encontrar essas peças por ainda menos no EBay.

Haverá todos os tipos de erros nessa abordagem, porque você não possui o equipamento para calibrá-la. A diretividade do acoplador direcional limitará o coeficiente de reflexão mínimo que você pode medir. Mas se você ajustar sua terminação para minimizar a tensão na saída do detector de energia, provavelmente estará perto de otimizar a correspondência.

Editar

Deve-se acrescentar, já que você está falando sobre LVDS, provavelmente está falando sobre uma linha diferencial e uma terminação diferencial. O que significa que, para esse esquema, você precisará de um equilíbrio entre o instrumento de teste e o seu DUT. Essa é outra fonte potencial de erros.

O fóton
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Obrigado Photon. É mais como o que eu estou procurando. Como esse é o LVDS, preciso de um par de acopladores direcionais? Por que usar uma onda de pecado pura? Por que não usar meus sinais reais? Certamente isso tornaria um teste mais preciso.

Rocketmagnet

Talvez eu possa calibrá-lo. Eu posso criar uma situação com reflexão máxima, deixando de fora o terminador. E posso criar reflexão mínima usando um cabo HDMI 100R e um terminador 100R.

Rocketmagnet

O acoplador direcional e o detector de rf não terão resposta particularmente uniforme sobre a frequência. Portanto, você realmente não saberá qual é a resposta à sua entrada de onda quadrada. Além disso, você não saberá a resposta da fase em cada frequência, portanto, em geral, é uma medida bastante limitada. Mas você pode ficar bem perto de uma boa partida.

The Photon

Legal. Estou lendo sobre acopladores direcionais agora. Existe um acoplador direcional diferencial?

Rocketmagnet

@Rocketmagnet - Não aterre o acoplador? Ou use um balun para ir do single-ended para o diferencial.

Connor Lobo

Você não precisa gastar um milhão de dólares para obter um VNA decente. Como você tem as habilidades necessárias para construir circuitos, você pode montar um por cerca de US $ 400. Eu tenho construído um N2PK VNA nos últimos meses. Você não precisa de ferramentas especiais, apenas uma mão firme e uma boa estação de solda. Há um Yahoo Group ativo , na seção de arquivos há muitos projetos concluídos. Eu adquiri a maioria das peças através do Digikey , com algumas da Mouser e MiniCircuits . Também escrevi meu progresso no meu site .

MarkSchoonover
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Esse é adequado para sinais diferenciais? IE Posso usá-lo para testar um cabo de par trançado caseiro?

Rocketmagnet

@Rocketmagnet - Possivelmente: picosecond.com/objects/AN-21.pdf Algo que eu vou tentar uma vez o meu VNA é feito.

MarkSchoonover

Na minha opinião, a coisa mais óbvia a fazer é construir um oscilador (ou um multivibrador, para ter ondas quadradas) com frequência variável e observar o sinal na outra extremidade do cabo, se a degradação for aceitável.

Mas primeiro você deve definir algumas dimensões: 100 Mb / s é a largura de banda geral ou apenas a carga útil? Você deve primeiro convertê-lo em uma frequência de sinal (em Hz) e, em seguida, verificar o comprimento do cabo para garantir que o comprimento seja adequado.

Eu acho que as medidas fazem sentido quando você tem uma hipótese para verificar, caso contrário você não saberá o que fazer com os resultados.

clabacchio
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O problema é que meu osciloscópio não é rápido o suficiente para fazer qualquer medição significativa nessa velocidade. Um escopo como esse custa milhares de libras.

Rocketmagnet

@Rocketmagnet você ainda pode ter certeza de que uma onda senoidal de 100 MHz é passado, e que a linha é do tamanho adequado para ter ondas estacionárias

clabacchio

Bem, o cabo é bem curto (cerca de 300 mm) comparado ao comprimento de onda. Não sei exatamente qual seria o comprimento de onda, porque aparentemente a velocidade de propagação depende enormemente do meio.

Rocketmagnet

Além disso, o comprimento crítico da linha depende mais do tempo de subida e descida do sinal da fonte do que da taxa de bits. Então, quais são os seus tempos de subida e descida? O problema é que você não tem o orçamento para o equipamento de teste que poderia lhe dizer ... Eu refino o motivo pelo qual você não recebeu muitas respostas para sua pergunta: não há uma bala mágica. Se você deseja trabalhar a 100 MHz ou mais, precisa fazer o orçamento para o equipamento de teste adequado nessas frequências.

The Photon

Se a terminação R for maior que a impedância da linha Z0, você obtém uma reflexão com tensão positiva; portanto, se você medir a tensão na terminação, ela será mais alta. Se R <Z0, você obtém uma reflexão com tensão negativa e mede uma tensão mais baixa na terminação. Mas se você estiver fazendo isso variando Z0 em vez de R, também criará uma incompatibilidade no final da fonte e obterá várias reflexões na linha. Qual é o resultado final medido em termos de pico de tensão no final da terminação não é trivial de prever.

The Photon