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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Innenwiderstand vom µController


Autor: Tina Berger (tina)
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Hallo,

ich möchte gern die Verbindung zwischen Ethernet PHY und Ethernet MAC 
(im µController) mit einer seriellen Terminierung versehen. Dieser 
Widerstand muss ja den Wert des Wellenwiderstandes der Platine - 
Innenwiderstand vom µController aufweisen.

Wie berechnet man den Innenwiderstand vom µController? Ist das die 
minimale Spannung, damit ein High-Zustand erkannt wird durch den in 
diesem Zustand fließenden Strom?

www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/1768s.pdf

Gruß
Tina

Autor: 2916 (Gast)
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Betrachte den Controller als hochohmig auuser es steht was anderes.

Autor: Gast (Gast)
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Urgh - es gibt so einige Grundlagen (Ein-/Ausgangswiderstände von 
Grundschaltungen, Definitionen bei Datenübertragungsstrecken, ohmsche 
Gesetz), auf die Du Dein Interesse stärker lenken solltest.
Danach würdest Du eher nach geeigneten Treiberschaltungen fragen.

Gruß, Gast

Autor: Tina Berger (tina)
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>Betrachte den Controller als hochohmig auuser es steht was anderes.

d.h. mit 30 Ohm serieller Terminierung bei 75 Ohm Wellenwiderstand komm 
ich gut hin?

Gruß
Tina

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Tina Berger wrote:
> ich möchte gern die Verbindung zwischen Ethernet PHY und Ethernet MAC
> (im µController) mit einer seriellen Terminierung versehen.

Warum möchtest Du das?

Hast Du wirklich ein so großes Kuchenblech als Platine?

Peripherie schließt man direkt an und gut is.

Aber auch bei Kuchenblechen sollte man die Platzaufteilung so wählen 
können, daß die höherfrequente Peripherie dicht am MC sitzt.


Peter

Autor: Tina Berger (tina)
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leider ist das in diesem fall nicht möglich... den Ethernet PHY an den 
MAC des Controllers anzubinden - aber sollte auch kein problem sein, 
wenn die serielle Terminierung funktioniert und greift.

Tina

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Tina Berger wrote:
> leider ist das in diesem fall nicht möglich... den Ethernet PHY an den
> MAC des Controllers anzubinden

Warum nicht, wieviel Meter sind denn dazwischen?


> - aber sollte auch kein problem sein,
> wenn die serielle Terminierung funktioniert und greift.

Auf blauen Dunst hin zu terminieren, ist in jedem Fall ein Problem.

Wenn sowas überhaupt zwischen PHY und MAC zulässig ist, sollte das auch 
im Datenblatt stehen.
Terminierung, also Leistungsanpassung bedeutet ja, daß der Empfänger nur 
noch die halbe Spannung sieht.
Und Terminierung bidirektionaler Leitungen ist ne Wissenschaft für sich.


Und da die Ethernetseite ja ausdrücklich angepaßt arbeitet, besteht auch 
keinerlei Grund, zwischen PHY und MAC viele Meter Abstand zu halten.
10cm Abstand sollte immer machbar sein.

Oder man nimmt nen Ethernetchip mit PHY+MAC intern, dann ist die ganze 
Sache vom Tisch.


Peter

Autor: Tina Berger (tina)
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bei mir sind es 15cm abstand.

Eine  Terminierung zwischen PHY und MAC ist auf jeden Fall zulässig und 
wird auch häufig gemacht. Meist kommen 30 Ohm Widerstände rein...

>Terminierung, also Leistungsanpassung bedeutet ja, daß der Empfänger nur
>noch die halbe Spannung sieht.

FALSCH - der Empfänger sieht die ganze Spannung!

Gruß
Tina

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Tina Berger wrote:

> Eine  Terminierung zwischen PHY und MAC ist auf jeden Fall zulässig und
> wird auch häufig gemacht. Meist kommen 30 Ohm Widerstände rein...

Das dürften eher Dämpfungswiderstände sein, um die Energie der
rücklaufenden Welle zu verheizen und damit das Überschwingen klein
zu halten.

>>Terminierung, also Leistungsanpassung bedeutet ja, daß der Empfänger nur
>>noch die halbe Spannung sieht.

> FALSCH - der Empfänger sieht die ganze Spannung!

Mir dünkt, du hast die Terminierung nicht verstanden und redest von
was ganz anderem (was obige These stützen würde).

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Peter Dannegger (peda)

>Auf blauen Dunst hin zu terminieren, ist in jedem Fall ein Problem.

Yep.

>Wenn sowas überhaupt zwischen PHY und MAC zulässig ist, sollte das auch
>im Datenblatt stehen.

Nöö, das glaube ich nicht.

>Terminierung, also Leistungsanpassung bedeutet ja, daß der Empfänger nur
>noch die halbe Spannung sieht.

Das ist falsch. Siehe Wellenwiderstand.

>Und Terminierung bidirektionaler Leitungen ist ne Wissenschaft für sich.

Jain. ;-)

>Oder man nimmt nen Ethernetchip mit PHY+MAC intern, dann ist die ganze
>Sache vom Tisch.

Das kann ja jeder.

MfG
Falk

Autor: Tina Berger (tina)
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eigentlcih wollte ich nur wissen wie ich den Widerstand des µControllers 
bzw. des Pins berechne um den Terminierungswiderstand ausrechnen zu 
können, damit das ebend nicht auf blauem Dunst gemahct wird.

Meines Erachtesn sind die LEitungen auch nicht bidirektional??? TXD??? 
würde ja neu sein

Tina

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Tina Berger wrote:

> eigentlcih wollte ich nur wissen wie ich den Widerstand des µControllers
> bzw. des Pins berechne um den Terminierungswiderstand ausrechnen zu
> können, damit das ebend nicht auf blauem Dunst gemahct wird.

Dürfte kaum einfach möglich sein, da er 1. typischerweise nichtlinear
sein dürfte und 2. vor allem komplex ist.  Der Gleichstromwiderstand
ist in 1. Näherung unendlich, du hast also im Wesentlichen eine
kapazitive Last.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Jörg Wunsch (dl8dtl)

>Dürfte kaum einfach möglich sein, da er 1. typischerweise nichtlinear
>sein dürfte und 2. vor allem komplex ist.

Jain.

>  Der Gleichstromwiderstand ist in 1. Näherung unendlich,
> du hast also im Wesentlichen eine kapazitive Last.

Jörg, es steht die Frage nach dem AUSgangswiderstand, nicht 
EINGANGSwiderstand.

Um sie zu beantworten. Das kann man aus den U/I Diagrammen ablesen, R = 
Delta U / Delta I.
Die gibt es aber nicht zu jedem Controller.

MfG
Falk

Autor: Tina Berger (tina)
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ok. d.h. ich kann das nicht aus den elektrischen Größen Seite 624 
ausrechnen....

Tina

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Tina Berger wrote:
> ok. d.h. ich kann das nicht aus den elektrischen Größen Seite 624
> ausrechnen....

Nun, dazu müßte man wissen, was auf dieser ominösen Seite 624 steht.

Es ist wohl wahnsinnig schwer, Links zu den Sachen anzugeben, von denen 
man spricht.


Ich habe bisher immer nur komplette Ethernetchips eingesetzt und noch 
nie Schwierigkeiten gehabt.


Peter

Autor: Tina Berger (tina)
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>Es ist wohl wahnsinnig schwer, Links zu den Sachen anzugeben, von denen
>man spricht.

ist doch bereits im ersten posting enthalten?

Tina

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Tina Berger (tina)
>>Es ist wohl wahnsinnig schwer, Links zu den Sachen anzugeben, von denen
>>man spricht.

>ist doch bereits im ersten posting enthalten?

Nöö, das ist nur die Zusammenfassung ds Datenblatts mit 38 Seiten.

MFG
Falk

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Falk Brunner wrote:

> Jörg, es steht die Frage nach dem AUSgangswiderstand, nicht
> EINGANGSwiderstand.

Ah, sorry, das habe ich dann wirklich gründlich mistverstanden.

Autor: Tina Berger (tina)
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hier ist die ausführliche version
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

Tina

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Und wo ist der Link zum PHY?


Peter

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Tina Berger (tina)

>ok. d.h. ich kann das nicht aus den elektrischen Größen Seite 624
>ausrechnen....

Nein. Typische Werte liegen zwischen 15..50 Ohm. Muss man dann halt 
probieren und RICHTIG (tm) messen.

MFg
Falk

Autor: Tina Berger (tina)
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der link zum PHY ist hier
http://cache.national.com/ds/DP/DP83848I.pdf


>Nein. Typische Werte liegen zwischen 15..50 Ohm. Muss man dann halt
>probieren und RICHTIG (tm) messen.

d.h. entweder try and error oder bei Atmel nachfragen, ob man ein U/I 
Diagramm bekommt, in dem man die Ausgangsspannung zum Strom hat.


Tina

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Tina Berger (tina)

>d.h. entweder try and error oder bei Atmel nachfragen, ob man ein U/I
>Diagramm bekommt, in dem man die Ausgangsspannung zum Strom hat.

Ja.

MFG
Falk

Autor: Gast (Gast)
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Autor: HildeK (Gast)
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Wenn die Platine 75 Ohm hat und wenn der Controller irgendwo zw. 15 und 
50 Ohm liegt, so nimm runde 50 Ohm (47 oder 56 ) als Serienwiderstand an 
der Signalquelle, bei bidirektionalen Signalen auf beiden Seiten. Und 
wenn die Leitungs- oder Quellwiderstände nicht genau getroffen werden, 
so ist das auch nicht weiter schlimm. Wir wollen ja keine Kilowatts zu 
einer Antenne bringen!

Einen Serienwiderstand kann man als Dämpfungswiderstand bezeichenen, ich 
nenne ihn aber Serienabschlusswiderstand.
Die vorlaufende Welle hat zunächst halbe Spannung (Teiler aus 
Quellwiderstand+Serienwiderstand mit dem Z der Leitung) und läuft zur 
Senke. Dort trifft sie auf ein offenes Leitungsende (Eingang eines CMOS) 
und wird total reflektiert. Dadurch wird dort in dem Moment der volle 
Spannungshub aufgebaut. Die rücklaufende Welle (der reflektierte Anteil, 
wieder mit halber Amplitude) trifft dann an der Quellseite auf den 
Serienwiderstand, in Reihe zum Ausgangswiderstand, und wird Z-richtig 
abgeschlossen. Es erfolgt keine weitere Reflexion. Das ist genau das, 
was man will. Die Signalform sieht gut aus und hat den vollen Hub - das 
gilt aber nur auf der Empfängerseite.
Was man hier nicht tun darf, ist, irgendwo entlang dieser Leitung das 
Signal abnehmen. Dort hat es nämlich Treppenform! Auch auf der 
Quellseite sieht es, je nach Innenwiderstand der Quelle mehr oder 
weniger schön aus.

Will man unterwegs das Signal auch verwenden, muss sowohl auf der 
Quellseite als auch auf der Senke ein Abschluss verwendet werden - das 
führt jedoch zu Signalen mit halber Amplitude und ist bei digitalen 
Signalen selten verwendbar.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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HildeK wrote:

> Einen Serienwiderstand kann man als Dämpfungswiderstand bezeichenen, ich
> nenne ihn aber Serienabschlusswiderstand.
> Die vorlaufende Welle hat zunächst halbe Spannung (Teiler aus
> Quellwiderstand+Serienwiderstand mit dem Z der Leitung) und läuft zur
> Senke. Dort trifft sie auf ein offenes Leitungsende (Eingang eines CMOS)
> und wird total reflektiert. Dadurch wird dort in dem Moment der volle
> Spannungshub aufgebaut. Die rücklaufende Welle (der reflektierte Anteil,
> wieder mit halber Amplitude) trifft dann an der Quellseite auf den
> Serienwiderstand, in Reihe zum Ausgangswiderstand, und wird Z-richtig
> abgeschlossen. Es erfolgt keine weitere Reflexion. Das ist genau das,
> was man will. Die Signalform sieht gut aus und hat den vollen Hub - das
> gilt aber nur auf der Empfängerseite.


Soso, aber warum ist das nicht bei mir so?

Ich hab mal nen 74ABT541 als Treiber mit 50 Ohm in Reihe auf 10m Kabel 
RG-58 geführt.
Auf der Empfängerseite dann ein 50 Ohm gegen GND und auf nen 74ACT04 
drauf. Das Signal sah astrein aus (waren nur 2,5V ist aber genug für nen 
ACT).

Dann hatte mal jemand vergessen den 50 Ohm am Empfänger anzuschließen 
und kam zu mir gerannt, weil nichts mehr funktionierte.
Aufm Oszi sah das Signal auch scheußlich aus (riesige Schwingungen auf 
beiden Flanken).


Peter

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Peter Dannegger (peda)

>Soso, aber warum ist das nicht bei mir so?

Weil auch richtig terminieren gelernt sein will? ;-)

>Ich hab mal nen 74ABT541 als Treiber mit 50 Ohm in Reihe auf 10m Kabel
>RG-58 geführt.
>Auf der Empfängerseite dann ein 50 Ohm gegen GND und auf nen 74ACT04

Doppelt hält besser?

>drauf. Das Signal sah astrein aus (waren nur 2,5V ist aber genug für nen
>ACT).

Naja, über den Sinn dieser anordnung un die Gültigkeit diese Pegels 
wollen wir hier mal nicht diskutieren.

>Dann hatte mal jemand vergessen den 50 Ohm am Empfänger anzuschließen
>und kam zu mir gerannt, weil nichts mehr funktionierte.
>Aufm Oszi sah das Signal auch scheußlich aus (riesige Schwingungen auf
>beiden Flanken).

Und? Was schliesst du daraus? Es hat einmal nicht geklappt, aus Gründen 
die du nicht finden kannst oder kontest. Willst dann für immer die 
Terminierung in die böse Ecke stellen?

MfG
Falk

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Falk Brunner wrote:

> Doppelt hält besser?

Nö, man terminiert immer beide Seiten.


> Naja, über den Sinn dieser anordnung un die Gültigkeit diese Pegels
> wollen wir hier mal nicht diskutieren.

Da gibts nichts zu diskutieren, alles über 2,4V ist gültiger High-Pegel.


> Und? Was schliesst du daraus? Es hat einmal nicht geklappt, aus Gründen
> die du nicht finden kannst oder kontest. Willst dann für immer die
> Terminierung in die böse Ecke stellen?

Ich schließe daraus, daß alle die, die beide Seiten terminieren, doch 
keine Idioten sind, wie Du mir wohl weismachen willst.

Und den Grund habe ich ja eindeutig gefunden, nach korrekter 
Terminierung war das Signal wieder o.k.

Schau Dir mal Meßgeräte in der HF-Technik an, die meisten haben einen 
zuschaltbaren Abschlußwiderstand am Eingang.


Eine einseitige Bedämpfung eignet sich bestenfalls nur für kurze 
Strecken.
Es aber als Terminierung zu bezeichen, ist übertrieben.


Ob nun Koaxkabel, RS-485, CAN, es wird immer an beiden Enden terminiert.


Peter

P.S:
Falls Du noch nen VGA-Monitor hast, kannst Du ja mal die 
Abschlußwiderstände rauslöten und Dich über das "wunderschöne" Bild 
freuen, falls der überhaupt noch synchronisiert.

Autor: HildeK (Gast)
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>Soso, aber warum ist das nicht bei mir so?

>Ich hab mal nen 74ABT541 als Treiber mit 50 Ohm in Reihe auf 10m Kabel
>RG-58 geführt.
>Auf der Empfängerseite dann ein 50 Ohm gegen GND und auf nen 74ACT04
>drauf. Das Signal sah astrein aus (waren nur 2,5V ist aber genug für nen
>ACT).

Wir haben hier über eine Terminierung innerhalb einer Leiterplatte 
diskutiert und nicht über 10m Koaxkabel. Ausserdem sind deine 50 Ohm 
Serie für einen ABT vielleicht auch schon zuviel, er hat vermutlich auch 
so um die 5-10 Ohm Innenwiderstand. Da ist selbstverständlich deine Wahl 
die bessere. Ich würde dann aber die Terminierung über einen Widerstand 
auf eine Referenzspannung (so um die 1.5V geschätzt) machen.

@ Peter Dannegger
der Serienwiderstand ist trotzdem eine Terminierung, überlege dir mal 
die vorlaufende Flanke eines Signals im ps/ns-Bereich. Das sieht nämlich 
den Quellwiderstand und das Leitungs-Z und fühlt sich wohl ....
Wie schon gesagt, am Ende ist dann völlig fehlabgeschlossen mit 
Totalreflexion (r=1 oder r=-1, eines ist Kurzschluss, das andere 
Leerlauf).
Beim Rücklaufen (die nächsten paar Pico/Nanosekunden) sieht es am Ende 
wieder den Abschluss!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Peter Dannegger (peda)

>Nö, man terminiert immer beide Seiten.

Das ist schlicht falsch. Schon wieder. Siehe Wellenwidersand. Oder 
falls dir mein Artikel an unzuverlässig erscheint, dann eher das.

http://www.sigcon.com/pubsIndex.htm#termination

>Da gibts nichts zu diskutieren, alles über 2,4V ist gültiger High-Pegel.

Bei TTL, OK.

>Ich schließe daraus, daß alle die, die beide Seiten terminieren, doch
>keine Idioten sind, wie Du mir wohl weismachen willst.

Das ist eine bösartige Unterstellung. Es gibt Fälle, wo beidseitige 
Terminierung sinnvoll, manchmal schlicht notwendig ist (Z.B. RS485 Bus).

>Und den Grund habe ich ja eindeutig gefunden, nach korrekter
>Terminierung war das Signal wieder o.k.

Ohhh Peter, bist du wirklich so oder tust du nur so?

>Schau Dir mal Meßgeräte in der HF-Technik an, die meisten haben einen
>zuschaltbaren Abschlußwiderstand am Eingang.

Und? Weil eine Teilmenge an Geräten das hat, muss automatisch JEDES 
Gerät mit beidseitigr Terminierung arbeiten?

>Eine einseitige Bedämpfung eignet sich bestenfalls nur für kurze
>Strecken.
>Es aber als Terminierung zu bezeichen, ist übertrieben.

Nööö, aber wie es scheint hast du das mit der Serienterminierung noch 
nicht wirklich verstanden. DAS IST AUCH FÜR ALTE HASEN KEINE SCHANDE, 
DAS EINZUGESTEHEN! Aber du stellst dich ja auch (mal wieder) ziemlich 
bockig an, und presst das gesamte Universum in deine kleine, eingeengte 
Vorstellungswelt, die du mal vor 20 Jahren aufgebaut hast.

>Ob nun Koaxkabel, RS-485, CAN, es wird immer an beiden Enden terminiert.

Unsinn. Aber mach mal.

>Falls Du noch nen VGA-Monitor hast, kannst Du ja mal die
>Abschlußwiderstände rauslöten und Dich über das "wunderschöne" Bild
>freuen, falls der überhaupt noch synchronisiert.

Ich kann auch am Auto zwei Räder abschrauben und mich über das neue 
"Fahrgefühl" freuen. Und trotzdem fahren Motorräder sehr gut. Nicht 
alles was hinkt ist ein Vergleich. ;-)

MfG
Falk

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Falk Brunner wrote:

> Bei TTL, OK.

Sorry, ich bin davon ausgegangen, daß man bei ACT weiß, daß der 
TTL-kompatibel ist


>>Und den Grund habe ich ja eindeutig gefunden, nach korrekter
>>Terminierung war das Signal wieder o.k.
>
> Ohhh Peter, bist du wirklich so oder tust du nur so?

Weder bin, noch tue ich so.

Das Kabel ist so und daran kann ich nichts ändern.

Ich gebe zu, daß bei elektrisch kurzen Leitungen im interessierenden 
Frequenzbereich die Reflexionen bei einseitiger Fehlanpassung nicht 
stören.
Z.B. stören die Reflexionen nicht bei einem 10m NF-Kabel, ist eben 
elektrisch gesehen kurz.
Bei 20MHz sind 10m aber nicht mehr kurz und müssen beidseitig 
abgeschlossen werden.


Wir haben z.B. auch Probleme mit Reflexionen an nem SEV, der sehr kurze 
Impulse zählen soll.
Ideal währen Abschlußwiderstände auf beiden Seiten des Signalkabels, 
aber ausheizbare Widerstände für Vakuum sind sehr teuer.
Daher wird nur am Empfänger mit 50 Ohm abgeschlossen und die Reflexionen 
in Kauf genommen. Zumindest sind die Reflexionen schon wesentlich 
kleiner, als wenn beide Seiten nicht abgeschlossen sind.
Die Auswerteschaltung hat dann eine einstellbare Totzeit, um diese 
Pseudozählimpulse zu unterdrücken, funktioniert sehr gut.
Ist sehr schön zu sehen, wie mit Veränderung der Totzeit die Zählrate 
sich plötzlich verdoppelt.
Die Warscheinlichkeit, daß wirklich 2 Impulse hintereinander kommen, ist 
sehr gering. Die Verfälschung der Messung geht also im statistischen 
Rauschen unter.


Peter

Autor: Falk Brunner (falk)
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Um das Problem mal ein wenig genauer zu beleuchten.

http://www.ti.com/litv/pdf/szza008

Seite 23, Output characteristics of SN74ABT240

Wie man sieht, sind LOW und HIGh sehr unterschiedlich stark (Anstieg der 
Kurve). So einen Treiber mit guter Serienterminierung zu versehen ist 
nahezu unmöglich, HIGH oder LOW ist immer schlecht angepasst. Das sieht 
man auch auf

Seite 48

Die LOW->HIGH Flanke sieht super aus am Kabelende, weil der HIGH 
Transitor so ziemlich genau die Kabelimpedanz hat, eine perfekte 
eingebaute Serienterminierung. Aber bei HIGH->LOW klingelt es MÄCHTIG, 
weil der LOW Transistor tierisch niederohmig ist, da hat wohl der 
Designer von KDF geträumt. Viel besser ist hier HC oder ähliches, mit 
gleichen Ausgangswiderständen für LOW und HIGH. Die lassen sich super 
mit Serienterminierung betreiben.

MfG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Peter Dannegger (peda)

>Sorry, ich bin davon ausgegangen, daß man bei ACT weiß, daß der
>TTL-kompatibel ist

Du sprachst von ABT, aber auch die sind TTLer. Hab ich in dem Moment 
übersehen.

>Ich gebe zu, daß bei elektrisch kurzen Leitungen im interessierenden
>Frequenzbereich die Reflexionen bei einseitiger Fehlanpassung nicht
>stören.

Bei elektrisch kurzen Leitungen gibt es keine Reflexionen.

>Bei 20MHz sind 10m aber nicht mehr kurz und müssen beidseitig
>abgeschlossen werden.

Stimmt immer noch nicht, auch nach der 1001 Wiederholung.

MfG
Falk

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