Hallo,
ich habe eine Frage zur Terminierung von Signalen.
Ich möchte mehrere Platinen per Daisy-Chain hintereinander hängen. Dabei
sollen diese einen Trigger-Impuls erhalten, welcher durch alle Platinen
durchgeschleift wird und auf jeder Platine verwendet wird.
Das Signal wird mit 50 Ohm coax zur Verfügung gestellt.
Jetzt habe ich mir zwei verschiedene Möglichkeiten überlegt.
Möglichkeit 1:
Ich leite das Signal direkt über alle Platinen durch und greife es auf
jeder Platine hochohmig ab. Auf der letzten Platine schließe ich die
Leitung mit 50 Ohm ab. Leitungsführung, etc. natürlich auf die Impedanz
angepasst.
Dafür bräuchte ich auf meiner Trigger-Platine lediglich einen Treiber,
welcher mit mindestens 66mA das Signal treibt.
Hier könnte evtl das Abgreifen des Signals, ohne die Impedanz auf der
Leiterplatte zu ändern, schwierig werden. Aktuell habe ich 1mm Breite
bei zwei Lagen (1,6mm Abstand) und 0,15mm Abstand zu GND (coplanar). Die
1mm Breite habe ich gewählt, damit Pads von Widerständen, etc. nicht
meine Impedanz verändern. Diese gehen in den 1mm schön unter.
Möglichkeit 2:
Das Signal wird auf jeder Platine "empfangen" und wieder losgesendet.
Das dabei entstehende Delay wäre nicht kritisch.
Hier würde ich eine Serienterminierung (oder Serien+terminierung +
Abschlusswiderstnad) vorsehen. Um das Signal auf der Platine selber
nutzen zu können, würde ich ein IC, wie den SN74LVC2G07 (Dual
Buffer/Driver) verwenden. Der eine Ausgang dient als Treiber für das
Signal für die nächste Platine und der andere Ausgang dient zum
Ansteuern auf der Platine selber.
Vom Aufwand her klingt für mich Möglichkeit 1 deutlich einfacher. Wäre
diese Methode auch sinnvoller?
Nachdem ich mir verschiedene ICs angesehen habe, bin ich auf ein Problem
gestoßen.
Der SN74LVC2G07 kann mit 24mA nicht genügend Strom zum Treiben der coax
Leitung zur Verfügung stellen.
Ich habe gelesen (The Art of Electronics), dass beim Wechsel bei einer
Serienterminierung
, hier
fließen. Dieser Strom fließt allerdings wohl nur relativ kurz.
Nichtsdestotrotz ist der SN74LVC2G07 nicht dafür ausgelegt.
Nach einer kurzen Recherche habe ich allerdings keine wirkliche
Alternative gefunden.
Da mir in diesem Gebiet noch die praktische Erfahrung fehlt, würde mich
interessieren, wie man solch ein Problem handhabt, bzw. ob es extra line
driver ICs gibt? Gefunden habe ich dazu leider auch nicht sehr viel.
Einige verwenden einfach MOSFET-Treiber als line driver. Das wirkt für
mich allerdings etwas zweckentfremdet.
Ich suche also eine Möglichkeit, eine coax Leitung mit 50 Ohm bei 3,3V
zu treiben und gleichzeitig das Signal weiter auf meiner Platine zu
nutzen. Das ganze möglichst in einem IC (dual driver?).
Hat jemand evtl Tipps, wie ich das machen kann? Oder evtl Literatur, wo
auf so etwas eingegangen wird?
Vielen Dank schonmal im Vorraus,
Arne
Arne S. schrieb:> Vom Aufwand her klingt für mich Möglichkeit 1 deutlich> einfacher. Wäre diese Methode auch sinnvoller?
Von wievielen Teilnehmern reden wir hier?
@Arne S. (arne_123)
>Ich leite das Signal direkt über alle Platinen durch und greife es auf>jeder Platine hochohmig ab. Auf der letzten Platine schließe ich die>Leitung mit 50 Ohm ab. Leitungsführung, etc. natürlich auf die Impedanz>angepasst.
Kann man machen.
>Dafür bräuchte ich auf meiner Trigger-Platine lediglich einen Treiber,>welcher mit mindestens 66mA das Signal treibt.
Nö, es reichen
I = U / R = 3,3V Z0 2 = 33 mA
mit Thevenin-Terminierung, siehe Wellenwiderstand.
>Hier könnte evtl das Abgreifen des Signals, ohne die Impedanz auf der>Leiterplatte zu ändern, schwierig werden. Aktuell habe ich 1mm Breite>bei zwei Lagen (1,6mm Abstand) und 0,15mm Abstand zu GND (coplanar). Die>1mm Breite habe ich gewählt, damit Pads von Widerständen, etc. nicht>meine Impedanz verändern. Diese gehen in den 1mm schön unter.
Naja, von welchen Anstiegszeiten reden wir denn da?
>Das Signal wird auf jeder Platine "empfangen" und wieder losgesendet.
Geh auch.
>Hier würde ich eine Serienterminierung (oder Serien+terminierung +>Abschlusswiderstnad)
Nur Serienterminierung.
>Vom Aufwand her klingt für mich Möglichkeit 1 deutlich einfacher. Wäre>diese Methode auch sinnvoller?
Beides ist OK.
>Der SN74LVC2G07 kann mit 24mA nicht genügend Strom zum Treiben der coax>Leitung zur Verfügung stellen.
Naja, mit etwas Optimismus und leicht verringertem Störabstand schafft
der 33mA, siehe oben. GGf. schaltet man 2 Gatter parallel. Außerdem
nimmt man für sowas einen AC-Treiber, die schaffen offiziell
24mA/Gatter.
> fließen. Dieser Strom fließt allerdings wohl nur relativ kurz.>Nichtsdestotrotz ist der SN74LVC2G07 nicht dafür ausgelegt.>Nach einer kurzen Recherche habe ich allerdings keine wirkliche>Alternative gefunden.
Es gibt IMMER ALTERNATIVEN!
>Einige verwenden einfach MOSFET-Treiber als line driver. Das wirkt für>mich allerdings etwas zweckentfremdet.
so what!
Arne S. schrieb:> Ich leite das Signal direkt über alle Platinen durch und greife es auf> jeder Platine hochohmig ab. Auf der letzten Platine schließe ich die> Leitung mit 50 Ohm ab. Leitungsführung, etc. natürlich auf die Impedanz> angepasst.
Wolfgangs Frage ich wichtig, treten Wellenphänomene auf oder sind sie
vernachlässigbar?
Lösung 1 sieht auf dem ersten Blick einfacher aus. Aber wie willst Du
das Signal abgreifen ohne eine Stoßstelle zu erzeugen?
mfg Klaus
Klaus R. schrieb:> Lösung 1 sieht auf dem ersten Blick einfacher aus. Aber> wie willst Du das Signal abgreifen ohne eine Stoßstelle> zu erzeugen?
Geht nicht.
Die Preisfrage ist aber, ob die Stoßstellen tatsächlich
stören. Wenn es insgesamt nur z.B. um drei Teilnehmer
geht, könnte die Sache auch trotz Stoßstellen zuverlässig
funktionieren.
Arne S. schrieb:> Möglichkeit 1:> Ich leite das Signal direkt über alle Platinen durch> und greife es auf jeder Platine hochohmig ab. [...]>> Möglichkeit 2:> Das Signal wird auf jeder Platine "empfangen" und wieder> losgesendet.
Möglichkeit 3:
Man sieht am Sender so viele Ausgänge vor, wie maximal
Teilnehmer zu erwarten sind.
Wolfgang schrieb:> Um welche Kabellängen und welche Zeitskalen geht es bei deinem> Triggerpuls?
Hui, das ging ja fix.
Sorry, das habe ich komplett vergessen zu schreiben. Die Platinen sollen
mit ca. 30-40cm coax miteinander verbunden werden. Bei dem Impuls möchte
ich gerne eine Anstiegs/Abfallzeit von ca. 5ns erreichen.
Egon D. schrieb:> Arne S. schrieb:>>> Vom Aufwand her klingt für mich Möglichkeit 1 deutlich>> einfacher. Wäre diese Methode auch sinnvoller?>> Von wievielen Teilnehmern reden wir hier?
Von bis zu 10 Teilnehmern. Ich gehe also von insgesamt 2,7-3,6m coax
Leitung aus. Dazwischen natürlich noch die Platinen. Und das auch nur
bei Möglichkeit 1. Bei möglichkeit 2 würde ja jede Platine die 30-40cm
coax treiben.
Falk B. vielen Dank schonmal für die Antworten. Thevenin sehe ich mir
nochmal an. Hatte ich am Anfang nur ausgeschlossen, da die
Leiterbahnführung von VCC bei den zwei Lagen etwas schwieriger ist. Da
dachte ich, eine einheitliche GND-Lage bietet hier einen besseren
Stromrückfluss. (Natürlich Signal/Leistung getrennt, etc.).
AC-Treiber werde ich mir mal ansehen.
Egon D. schrieb:> Die Preisfrage ist aber, ob die Stoßstellen tatsächlich> stören.
Ja, ein paar Picofarad an jeder Stoßstelle bei jedem Abgriff können
schon zu einem Minischwinger in der Flanke führen. Kann man ja mal
simulieren.
mfg Klaus
Klaus R. schrieb:> Egon D. schrieb:>> Die Preisfrage ist aber, ob die Stoßstellen tatsächlich>> stören.>> Ja, ein paar Picofarad an jeder Stoßstelle bei jedem> Abgriff können schon zu einem Minischwinger in der> Flanke führen.
Klar.
> Kann man ja mal simulieren.
Wäre mal interessant. - Ich bin nur ganz naiv davon
ausgegangen, dass es ja beim alten Koax-Ethernet auch
funktioniert hat. Da gab es einen durchgehenden Kabel-
strang mit T-Stücken als Abgriff. Die Echos an den
Stoßstellen müssel also beherrschbar gewesen sein.
Wolfgang schrieb:> Um welche Kabellängen und welche Zeitskalen geht es bei deinem> Triggerpuls?
Das sind die beiden wichtigsten Fragen und diese wurden doch noch immer
nicht beantwortet, oder?
Wie lange sind die Leitungen? Und wie steil sind die Flanken?
Arne S. schrieb:> Von bis zu 10 Teilnehmern. Ich gehe also von insgesamt 2,7-3,6m coax> Leitung aus. Dazwischen natürlich noch die Platinen. Und das auch nur> bei Möglichkeit 1. Bei möglichkeit 2 würde ja jede Platine die 30-40cm> coax treiben.
Wenn Du Dich mal von Deinem Coax lösen könntest, hätte ich hier was für
Dich:
Sender:
Si53344-B-GM LVDS Clock Buffer
https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/si5334x-datasheet.pdf
Da kommt Dein Signal hinein (differentiell oder Single Ended), und per
LVDS auf 10 Ausgängen gleichzeitig wieder hinaus. Du braucht 100 Ohm
Twisted Pair Kabel, normales LAN-Kabel reicht. Ein Adernpaar fürs
Signal, eines für Ground. Rise/Fall Time sind 350ps.
Am Ende dann 100 Ohm Terminierung und LVDS Receiver:
http://www.ti.com/product/ds90lv018a
Das ist alles Punkt-zu Punkt, d.h. bei korrekter Leitung und
Terminierung keine Reflektionen oder so.
Denk mal drüber nach.
fchk
Peter S. schrieb:> Wolfgang schrieb:>> Um welche Kabellängen und welche Zeitskalen geht es>> bei deinem Triggerpuls?>> Das sind die beiden wichtigsten Fragen und diese wurden> doch noch immer nicht beantwortet, oder?
ERST lesen, DANN meckern.
Die Fragen wurden vor einer halben Stunde beantwortet:
Gesamtlänge des Stranges unter 5m; gewünschte
Anstiegszeit 5ns.
Arne S. schrieb:> Egon D. schrieb:>> Arne S. schrieb:>>>>> Vom Aufwand her klingt für mich Möglichkeit 1 deutlich>>> einfacher. Wäre diese Methode auch sinnvoller?>>>> Von wievielen Teilnehmern reden wir hier?>> Von bis zu 10 Teilnehmern.
Danke.
Also: Maximal 10 Teilnehmer, Gesamtlänge des Stranges unter
5m, gewünschte Anstiegszeit 5ns.
Hmm. Schwierig. -- Ich würde erwarten, dass Punkt-zu-Punkt-
Verbindungen von Platine zu Platine (mit Serienterminierung)
in jedem Falle funktionieren. Die Belastung für die Treiber
hält sich in Grenzen. Das würde ich wahrscheinlich versuchen.
Wie kritisch ein durchgehender Strang mit Abgriffen ist, ist
bei immerhin 10 Teilnehmern schwer abschätzbar. Wenn jeder
Abgriff nur 0.xdB Fehlanpassung macht, ist man bei 10 Abgriffen
schnell im kritischen Bereich. Ich halte das zwar für lösbar,
aber da müsste man erstmal Aufwand in Rechnung, Simulation
und Messung stecken.
Oder Du folgst Franks Vorschlag mit der Sternstruktur.
Ich würde hier die Variante 2 deutlich bevorzugen. Serienterminierung
geht mit praktisch jedem normalen CMOS-Buffer, für die 30-40cm zwischen
den Platinen sind die Anforderungen an die Leitung nicht mal besonders
hoch, wenngleich eine Leitung mit konstantem und definiertem Z
vorteilhaft ist.
Diese Struktur ist praktisch beliebig verlängerbar, wenn die größere
Gesamtverzögerung und der zusätzliche Repeateraufwand akzeptabel ist.
Das Signal wird jedes Mal regeneriert, so dass die Flankensteilheit nur
durch die kurzen Teilstücke minimal beeinträchtigt wird.
Vielen Dank schonmal an alle für die zahlreichen Antworten.
Klaus R. schrieb:> Lösung 1 sieht auf dem ersten Blick einfacher aus. Aber wie willst Du> das Signal abgreifen ohne eine Stoßstelle zu erzeugen?> mfg Klaus
Das ist auch der Grund gewesen, weshalb ich die Lösung 2 in Betracht
gezogen habe.
H.Joachim S. schrieb:> Ist das Koax-Kabel zwingend? Kannst ja auch mal in Richtung LVDS> schauen.
Nein, ist es nicht. Da ich es hier und da jedoch schonmal bei einzelnen
Platinen verwendet habe, war dies mein erster Gedanke. Ich werde mir
LVDS auf jeden Fall mal ansehen, ob das für diesen Fall passen könnte.
Egon D. schrieb:> Möglichkeit 3:> Man sieht am Sender so viele Ausgänge vor, wie maximal> Teilnehmer zu erwarten sind.
Das war meine allererste Idee. Da der Strang mit den bis zu 10
Teilnehmern allerdings nur ein "Unterstrang" ist, von denen es mehrere
parallel geben soll, habe ich die Möglichkeit ziemlich schnell
verworfen. Um z.B. 4x10 Teilnehmer anzusteuern, würde ich so 40 Ausgänge
benötigen. Da gefiel mir die Variante mit nur einem Strang ansteuern
deutlich besser.
Egon D. schrieb:>> Kann man ja mal simulieren.>> Wäre mal interessant. - Ich bin nur ganz naiv davon> ausgegangen, dass es ja beim alten Koax-Ethernet auch> funktioniert hat. Da gab es einen durchgehenden Kabel-> strang mit T-Stücken als Abgriff. Die Echos an den> Stoßstellen müssel also beherrschbar gewesen sein.
Durch die Methode vom alten Koax-Ethernet bin ich auf die Idee gekommen.
Ich werde mir das nochmal ansehen, wie das dort genau umgesetzt wurde.
Frank K. schrieb:> Wenn Du Dich mal von Deinem Coax lösen könntest, hätte ich hier was für> Dich:>> Sender:> Si53344-B-GM LVDS Clock Buffer> https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/si5334x-datasheet.pdf>> Da kommt Dein Signal hinein (differentiell oder Single Ended), und per> LVDS auf 10 Ausgängen gleichzeitig wieder hinaus. Du braucht 100 Ohm> Twisted Pair Kabel, normales LAN-Kabel reicht. Ein Adernpaar fürs> Signal, eines für Ground. Rise/Fall Time sind 350ps.>> Am Ende dann 100 Ohm Terminierung und LVDS Receiver:> http://www.ti.com/product/ds90lv018a>> Das ist alles Punkt-zu Punkt, d.h. bei korrekter Leitung und> Terminierung keine Reflektionen oder so.>> Denk mal drüber nach.>> fchk
Vielen Dank für den Hinweis. Ich werde mir die Bausteine mal ansehen.
Coax ist nicht zwingend erforderlich.
Ich werde mir die verschiedenen Methoden nochmal genau Aufzeichnen und
die von euch genannten Vor- und Nachteile abwägen. Vielen Dank nochmal
für eure Hilfe.
Arne S. schrieb:> Coax ist nicht zwingend erforderlich.
Dann sieh dir M-LVDS/Multidrop an. Kann bis zu 32 Receiver und 10m
Länge. Das grössere Problem als mehrere Receiver an einer Leitung werden
die Übergänge von Platine zu Platine werden. Auf den Platinen selbst
Microstrip.
Arne S. schrieb:> Sorry, das habe ich komplett vergessen zu schreiben. Die Platinen sollen> mit ca. 30-40cm coax miteinander verbunden werden. Bei dem Impuls möchte> ich gerne eine Anstiegs/Abfallzeit von ca. 5ns erreichen.
Das sind so etwa die Werte wie bei PATA mit UDMA Einfach mal da
nachschauen.
MfG Klaus
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