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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik "Echte" Frequenz einer UART Übertragung


Autor: gmp (Gast)
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Hallo

Ich habe ein Problem bei einer Überlegung und würde gerne darüber 
fachsimpeln.

Es geht um die "echte" maximale Frequenz einer seriellen Übertragung. 
Für die Bestimmung eines Tiefpass bräuchte ich die fc für eine serielle 
8n1 Übertragung mit 57600 Baud. Jedoch bin ich mir unsicher welche 
maximale Frequenz bei der Übertragung auftritt.
Ich habe mir folgendes überlegt: Für die Übertragung von zwei (binären) 
Zeichen braucht es maximal 1/T an Frequenz. (|_-| = 2 bit)  Das 
bedeutet, dass pro 1/2T Zeiteinheiten ein baud oder in diesem Fall 1 bit 
übertragen wird. Jedoch ist die rise time sicher geringer als (1/2)/2T 
damit der (asynchrone) Empfänger zum Abtastzeitpunkt den Zustand der 
Leitung (sicher) erkennen kann. Dadurch erhöht sich natürlich auch die 
maximale Frequenz. Ist es möglich ohne eine Messung vorzunehmen die 
(ungefähre) maximale Frequenz bei einer asynchronen seriellen 
Übertragung mit 57600 baud 8n1 mit 5,5V zu berechnen ohne das Spektrum 
zu messen?
Für Anregungen wäre ich sehr dankbar.

lg.

Autor: Anja (Gast)
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gmp schrieb:
> Übertragung mit 57600 baud 8n1 mit 5,5V zu berechnen

Hast du jetzt 5V TTL oder richtige Treiber?

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sn75c188.pdf

Die richtigen Treiber sind eh über die Slew Rate bandbreitenbegrenzt. 
z.B. der 75C188 schafft die Flanke in 1,5us bei voller Kabellänge 
(2500pF).

wenn man mal annimmt daß die 1,5us für die maximale Baudrate von 115200 
ausgelegt sind (15% der Bit-Zeit) könnte man bei 57600 Baud auf 3us 
Anstiegszeit (einschließlich Kabelkapazität) limitieren.

3us Risetime mal Pi  = 10 us Periodendauer oder 100 kHz notwendige 
Übertragungsbandbreite.

Gruß Anja

Autor: Ingo (Gast)
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Ganz allgemein kann man sagen, die höchste Mögliche Frequenz ist die 
halbe Baudrate (wenn abwechselnd Nullen und Einsen gesendet werden). Die 
durchschnittliche hängt natürlich von den zu übertragenden Informationen 
ab, man kann nochmal von der Hälfte der maximalen ausgehen.
mfG ingo

Autor: gmp (Gast)
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Anja schrieb:
> Hast du jetzt 5V TTL oder richtige Treiber?

Es ist schon ein MAX232 IC drauf, jedoch zieht er die Spannung "nur" auf 
5,5V

Ansonsten danke für die Antwort.


Ingo schrieb:
> Ganz allgemein kann man sagen, die höchste Mögliche Frequenz ist die
> halbe Baudrate

Naja, das Problem dabei ist ja, dass die Spannung sicher keinen 
sinusoiden Verlauf hat, sondern der Pegel für die Signalerkennung eine 
gewisse Zeit mehr oder weniger konstant sein muss und dadurch die 
Flanken steiler werden -> höhere Frequenz.

Autor: gmp (Gast)
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Hmm... das bringt mich gerade auf die Idee, dass ich im Datenblatt vom 
MAX232 nachschauen könnte...

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Ingo schrieb:
> Ganz allgemein kann man sagen, die höchste Mögliche Frequenz ist die
> halbe Baudrate (wenn abwechselnd Nullen und Einsen gesendet werden). Die
> durchschnittliche hängt natürlich von den zu übertragenden Informationen
> ab, man kann nochmal von der Hälfte der maximalen ausgehen.
> mfG ingo

[kluchscheiß]

Das reicht aber nicht als Grenzfrequenz, da wir es hier mit 
Rechtecksignalen zu tun haben, und die setzen sich aus eben dieser 
Grundfrequenz und der Reihe ihren Vielfachen zusammen, da würde ich 
mindestens die zur 5. Harmonische +20% als Grenzfrequenz für einen TP 
hernehmen, besser die 7.Harmonische. Der Tiefpas verschleift die Flanken 
und bestimmt die minimale Anstiegszeit. Aber das war wohl bekannt.

jedoch schint niemand über forier transformation eines rechtecksignals 
nachgedact zu haben, deshalb der hinweiß

[/kluchscheiß]

edit: http://de.wikipedia.org/wiki/Rechteckschwingung

MfG
Winne

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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p.S. Die Reihe für eine perfekte Rechteckform wäre unendlich d.h. keine 
frequenzbegrenzung möglich.

In der Praxis reicht 5*BR/2 bis 7*BR/2

MfG
Winne

;-)

Autor: Anja (Gast)
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Winfried J. schrieb:
> jedoch schint niemand über forier transformation eines rechtecksignals
> nachgedact zu haben, deshalb der hinweiß

Dem aufmerksamen Leser dürfte nicht entgangen sein daß man 
näherungsweise die max Frequenz aus der Anstiegszeit ausrechnen kann. 
(s.o.)

Gruß Anja

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Nach Norm darf die Flankensteilheit 30 V/µs nicht überschreiten.
Soviel also zum Thema Rechteck...

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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@ anja,

das ist schon klar.
Nur war dem TO dieser Zusammenhang offenbar nur rudimentär bewusst und 
beim zitierten Poster schien die Idee davon vollkommen unter den Tisch 
gefallen. Weshalb ich das noch mal verdeutlichen wollte.

Das der Treiber dies Flankensteilheit schafft und selbige genormt ist, 
ist ein anderes Thema.


Die Frage ist, was konkret ist zu erwarten und hier hat der TO auf die 
Baudrate abgehoben, was genau betrachtet keine Rolle für den Treiber 
spielt, wenn die Baudrate niedriger eingestellt wird, arbeitet er mit 
der gleichen anstiegszeit die im datenblatt definierten 
Leitungsparameter vorrausgesetzt.Die Daten des Treibers erreichen zu 
wollen wäre natürlich nur für den Fall von Interesse, wenn man diesen 
voll auszulasten gewillt ist.

Jedoch spielt die Baudrate zum Beispiel bei der Verifizierung der 
Übertragunsleitung eine entscheidende Rolle, da diese einen Tiefpass 
darstellt dessen Eckfrequenz über der zu erwartenden höchsten Frequenz 
liegen sollte, damit am Ende wenigstens annähernd Rechteck herrauskommt.
das kann auch eine kostenfrage werden, z.b. in großen Industrieanlagen.
bei unseren Aufzügen läuft der CAN_bus offt über billigste Leitungen 
(Hühnerleiter) aber eben mit entsprechendem Aderabstand um die 
parasitären
Kapazitäten in den griff zu bekommen. (Das hat jedoch mit unter einen 
blöden störpegel zur folge, da die Leiter nicht den annähernd gleichen 
störfeldern ausgesetzt sind um kompensiert zu werden.)

Genau dies schien mir der Punkt zu sein, welchen der TO im Auge hatte.

MfG Winne
;-)

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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> Ist es möglich ohne eine Messung vorzunehmen die
> (ungefähre) maximale Frequenz bei einer asynchronen seriellen
> Übertragung mit 57600 baud 8n1 mit 5,5V zu berechnen ohne das Spektrum
> zu messen?

messen oder nicht messen, das isthier die Frage
;-)

bestimmen läst sie sich rechnerisch

5*BR/2 sollte genügen  aber das schrub ich ja schon ;-D

MfG
Winne

Autor: Galenus ein Reisender (Gast)
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Hallo gmp,
nimm den ALD4302SB der geht besser.

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