Abschlusswiderstand bestimmen

Gast #3948709
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Hallo,

ich habe ein Board mit einem Atmel (AT32UC3) und ein Board mit einem STM 
(STM32F105). Beide sollen per SPI kommunizieren. Der Takt soll 36MHz 
betragen. Das Kabel dafür ist ca. 40 cm lang.

Ich habe nun versucht mich in das Thema Wellenwiderstand einzulesen, was 
einen etwas erschlagen kann. Einfach nur im Bezug auf den 
Abschlusswiderstand für eine Leitung, braucht man wohl nur den gleichen 
Widerstand zu verwenden, den auch die Leitung selbst besitzt (Also z.B. 
mit 50Ohm die Enden „kurz schließen“, wenn die Leitung einen 
Wellenwiderstand von 50Ohm besitzt).

Nun ist es jedoch so, dass auch Strecken und Stoßstellen zwischen 
Sender, Buchse, Kabel und Empfänger bestehen. Außerdem hat ja auch der 
Empfänger selbst einen Innenwiderstand. Sollte ich diese Werte 
eigentlich ebenfalls berücksichtigen?
Gast #3948714
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> Der Takt soll 36MHz betragen. Das Kabel dafür ist ca. 40 cm lang.

Witzig. Das wird nix. Bei 10cm könnte man es ohne Abschlusswiderstände 
versuchen, aber nicht bei 40.

> Sollte ich diese Werte eigentlich ebenfalls berücksichtigen?

Das musst du sogar, und zwar alle. Scheitern wird das Vorhaben schon bei 
den Widerständen. Die SPI Ausgänge der Mikrocontroller werden sofort 
ausfallen, wenn du da 50 Ohm Widerstände dran lötest. Soviel Strom 
können die nie und nimmer treiben.
Gast #3948731
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Für diese Aufgagebstellung ist Differential-Signalübertragung wohl das
günstigste. Man braucht auf der TTL Sendeseite LVDS Transmitter und
auf der Empfangsseite die entsprechenden Differential-Empfänger. Das
ergibt zwqqr die doppelte Leitungsanzahl (Leitungsimpedanz ist dann
etwa 100 Ohm), erspart aber den hohen Aufwand "50 Ohm Pegel" zu 
erzeugen.
Gast #3948750
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isidor schrieb:
> Für diese Aufgagebstellung ist Differential-Signalübertragung wohl das
> günstigste.

Vorteile: geringer Pegel, keine 50 Ohm Leitungen, Signal-Regenerierung
bei Störeinstreuung, mehrere Differential-Paare in einem Kabelbaum.

Die entsprechenden Bausteine z.B.

DS90LV017A  Driver
DS90LV012A  Receiver
Gast #3948932
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Magnus M. schrieb:
> Hast du schon den Artikel Wellenwiderstand durchgelesen?

@welle (Gast): ... und dort speziell den Abschnitt "Serienterminierung".
Um den exakten Wellenwiderstand der Leitung musst du dir keine so großen 
Gedanken machen - wenn du den Wert auf 20% erreichst, dann geht das ohne 
Probleme.
Wenn du den Wellenwiderstand der Leitung nicht kennst und wenigstens ein 
Oszilloskop zur Verfügung hast, dann optimiere den Serienwiderstand vom 
Takt, indem du die Signalqualität beim Empfänger anschaust. Der Takt 
sollte im Bereich 25% ... 75% des Hubs eine saubere Flanke haben und 
nicht zu starke Überschwinger (siehe Grenzen deines Empfängers, meist 
VCC+0.3V und GND-0.3V).
Ich weiß nicht, welche Art von Kabel du verwenden willst. Aber ganz 
brauchbar wäre ein Flachbandkabel, bei dem jede zweite Leitung mit GND 
belegt ist. Da würde ich mal mit 30Ω ... 50Ω beginnen. Und ja, man muss 
den Innenwiderstand des Senders berücksichtigen. Der des Empfängers ist 
so hochohmig, dass du den getrost vernachlässigen kannst.
Für gute Ergebnisse ist es wichtig, dass:
- der Serienwiderstand möglichst nahe bei der Quelle ist und natürlich 
zusammen mit dem Qelleninnenwiderstand zum Z der Leitung passt.
- es immer nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sind.
- der Takt als kritisch anzusehen ist, die Datenleitungen eher weniger, 
weil dort in der Mitte abgetastet wird (für deinen Aufbau musst du das 
aber überprüfen).

Übrigens: die Taktfrequenz spielt keine Rolle - wenn du den Aufbau mit 
36kHz laufen lässt, geht das genau so gut oder schlecht. Die 
Flankensteilheit der Signale ist die relevante Größe.

Natürlich ist auch der Vorschlag von isidor bestens zu gebrauchen, aber 
den Aufwand würde ich nicht machen, außer man muss mit starken 
Einstreuungen rechnen.
Gast #3948938
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Danke für eure Tipps. Mein ursprünglicher Gedanke war es die Daten mit 
der Geschwindigkeit vom STM abzuholen, die maximal möglich ist. Nach 
eurem Einwand bin ich nun am Überlegen, ob es vielleicht sinnvoller wäre 
die Daten mit nur (ca.) 1Mbit/s abzuholen und das Ganze dann parallel 
per DMA durchführen zu lassen. So hätte ich wieder genügend Zeit für 
Berechnungen zur Verfügung.

Glaubt ihr, bei 1MHz ist es mit Abschlusswiderständen noch realisierbar? 
Gibt es eine Art Faustformel, bei der man sagen kann bis zu welcher 
Frequenz es noch machbar ist?
Gast #3948959
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welle schrieb:
> Glaubt ihr, bei 1MHz ist es mit Abschlusswiderständen noch realisierbar?
> Gibt es eine Art Faustformel, bei der man sagen kann bis zu welcher
> Frequenz es noch machbar ist?

Ich sagte doch:

HildeK schrieb:
> Übrigens: die Taktfrequenz spielt keine Rolle - wenn du den Aufbau mit
> 36kHz laufen lässt, geht das genau so gut oder schlecht. Die
> Flankensteilheit der Signale ist die relevante Größe.

Es ist egal, welche Frequenz du verwendest. Bei gegebenen Bausteinen 
(und damit gegebener Rise- und Falltime der Signalquellen) geht das je 
nach Leitungslänge nur mit Terminierung zuverlässig.
Faustformel: Leitungslaufzeit < ca. 10 * Rise/Falltime  --> du kannst 
auf die Terminierung verzichten.

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