¿Se necesitan bobinas de choque de modo común en USB?

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Estaba mirando el esquema del GumStix Palo 43 y noté que usaban una bobina de choque de modo común en las líneas de datos que ingresan desde USB.

Entiendo cómo este diseño puede ayudar a eliminar el ruido que entra en las líneas USB, pero me pregunto si realmente es algo que debería comenzar a hacer en mis diseños. La hoja de datos para el FT232R no menciona la adición de bobinas de choque de modo común, y he usado este chip antes sin uno.

Entonces, ¿me recomendaría cambiar mi diseño USB o mantenerlo como está?

usb choke Kellenjb
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Muy raramente, las hojas de datos o incluso las notas de aplicación realmente le brindan toda la información para usar una parte con éxito en lo que respecta a las emisiones EMI y la generación de ruido en el resto del sistema. Los ejemplos clásicos que casi nunca deberían seguirse son que una sola tapa de 0.1uF es suficiente desacoplamiento de la fuente de alimentación para un pin de alimentación y que debe tener planos de tierra analógicos y digitales separados (hacer esto especialmente casi siempre resulta en desastres EMI). Otro consejo que descubrió es ser generoso con cuentas de ferrita y estranguladores de modo común en cualquier señal que salga o ingrese al tablero.
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Además, ¿qué velocidad tiene el puerto USB?
endolito
El FT2232H es Hi-Speed, por lo que planearía el "peor caso" en el que la computadora también sea Hi-Speed.
Kellenjb
@ Mark - Muy apropiado para mí en este momento que citó planos de tierra analógicos y digitales separados como casi siempre que resultan en desastres EMI, eso es exactamente lo que estoy pasando en este momento. Las reglas de topología "estrella" tradicionales se siguieron más o menos, teóricamente trayendo bases analógicas y digitales por separado a un punto central. Y tengo un desastre EMI en mis manos, suspiro. OTOH, los motivos comunes pueden introducir ruido digital en las cosas analógicas, que es lo que se supone que deben evitar los motivos separados ... ¿qué hacer?
@ Mark, no estaría de acuerdo en que los planos de tierra separados causen problemas si se hacen correctamente. Debería poder segregar una gran cantidad de ruido para que su análogo tenga una SNR más alta. Sin embargo, puede hacer esto muy, muy mal, muy fácilmente.
Kortuk

Respuestas:

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La señal USB no es completamente diferencial, por lo que no es una gran idea. (La señal de fin de paquete (EOP) es ambos pines tirados hacia abajo, lo cual, creo, es por eso que siempre hay ruido a 1 kHz y armónicos en los sistemas USB, ya que envía señales de modo común cada 1 ms).

  1. Se debe usar un estrangulador de modo común (CM) para terminar el bus USB de alta velocidad si es necesario que pasen la prueba EMI. Coloque el estrangulador CM lo más cerca posible de los pines del conector. Vea la Sección 5.1 para más detalles.

Nota: los choques de modo común degradan la calidad de la señal, por lo que solo deben usarse si EMI es un problema conocido.

Los choques de modo común distorsionan la calidad de la señal a alta velocidad y alta velocidad. El diagrama de ojo anterior muestra la distorsión de la calidad de la señal de velocidad máxima del final del paquete, pero aún dentro de la especificación. A medida que aumenta la impedancia de modo común, esta distorsión aumentará, por lo que debe probar los efectos del estrangulador de modo común en la calidad de la señal de alta velocidad y alta velocidad.

Pautas de diseño de plataforma USB de alta velocidad

Nota: se puede lograr un filtrado adicional enrollando los 4 cables a través del cordón de ferrita una vuelta adicional. Al igual que con el uso de perlas de ferrita en las rutas de señal, se debe tener cuidado para asegurar que la señalización cumpla con los tiempos de subida y bajada, especialmente la señalización EOP. La señalización EOP es de un solo extremo y puede verse fuertemente afectada por un solo cordón, que actúa como un filtro de modo común solamente.

Pautas de diseño Intel EMI para componentes USB

endolito
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+1 esa es mi experiencia también. El estrangulador de modo común degradará la señal. Como menciona pingswept, debe incluir la huella del estrangulador (¡y la protección contra ESD también!); siempre puede no rellenar esos componentes durante el ensamblaje si no son necesarios.
ajs410
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@ ajs410, creo que agregar la huella y no rellenar aumenta la posibilidad de una necesidad, ya que casi garantizará una falta de coincidencia adicional en la ubicación de la plataforma.
Kortuk
¿Realmente obtendrías tanta EMI adicional de una almohadilla que no tiene máscara de soldadura, pero que por lo demás no deja trozos en el rastro?
ajs410
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si. En realidad, el problema principal y la razón por la que necesita un estrangulador de modo común se debe a la capacidad de irradiar un cable USB. Si la señal ingresa a su placa, choca con una falta de coincidencia, la señal reflejada atravesará el cable nuevamente, irradiando. siempre que tenga un cable largo es cuando quiera hacer lo mejor para minimizar los reflejos que ingresan a la bobina. La razón por la que agrega un estrangulador de modo común se debe a la gran cantidad de EM generada por las corrientes de modo común en comparación con el modo diferencial. Pero, aunque un estrangulador de modo común no debería afectar el modo diferencial, existen imperfecciones.
Kortuk
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Existe una buena posibilidad de que el estrangulador se incluya en la placa Gumstix porque tienen que pasar las pruebas de emisiones FCC Título 47 CFR Parte 15 para que radiadores no intencionales vendan su dispositivo.

Es posible que no le importe eso, pero si se trata de un producto comercial, creo que es más barato agregar el estrangulador ahora y luego eliminarlo si descubre que no es necesario.

pingswept
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Si su producto se encuentra "flotando" en el cable USB, el estrangulador de modo común probablemente no sea necesario.

Sin embargo, si su dispositivo está conectado eléctricamente a través de cualquier otra ruta que pueda formar un bucle de vuelta a donde se origina su cable USB, tendrá el potencial de detectar o generar ruido inductivamente que puede afectar el rendimiento de su producto u otro producto conectado lo. En ese punto, necesitarás el estrangulador.

Constructor de juguetes
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Sí, recomendaría usar un estrangulador de modo común. Ayuda con EMI, pero como todos han dicho, tendrá una señal degradada. Si no necesita el estrangulador, simplemente agregue cables de puente.

Kellenjb
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