Impedanz messen

Ich entwerfe und baue Schaltkreise, die 100 MBit / s auf einem LVDS-Bus (Low Voltage Differential Signaling) verwenden. Einige dieser Signale müssen auf handgefertigten Kabeln zwischen Leiterplatten übertragen werden. Das Problem ist, dass ich keine Möglichkeit habe, die Qualität der Kabel und den Abschluss zu überprüfen.

Wenn ich Millionär wäre, würde ich ein teures Oszilloskop oder einen Vektornetzwerkanalysator bekommen. Andernfalls kann ich die reflektierten Signale oder die Impedanz des Kabels auf irgendeine Weise messen.

(Ich habe eine Bandbreite von 150 MHz und einen Umfang von 500 MSPS).

Hinzugefügt: Informationen zu den Daten auf dem Kabel aus dem ET1200- Datenblatt.

Ebus-Wellenform

Hinzugefügt: Noch 21 Stunden. Letzte Chance für das Kopfgeld. Kann jemand auch nur einen schnellen und schmutzigen Weg vorschlagen, um die Impedanz zu messen? Vielleicht eine Art Brücke, auf der ich das Kabel mit einem bekanntermaßen guten Kabel vergleichen könnte?

impedance termination lvds

— Raketenmagnet
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"100Mb" ist möglicherweise eine Spezifikation für einen Speicher, jedoch nicht für einen Kommunikationskanal, da die Einheiten eindeutig falsch sind. Was meinst du dann wirklich mit "LVDS" (was natürlich sowieso hätte geschrieben werden sollen)? Grundlegende einfache Dinge wie Einheiten falsch zu machen bedeutet, dass wir davon ausgehen müssen, dass viele andere Dinge falsch sind und es keine Möglichkeit gibt zu wissen, was Sie tatsächlich fragen.

— Olin Lathrop

100 MB - mit einem Großbuchstaben B sind die Einheiten für den Speicher. Kleinbuchstaben b bedeuten Bits, also 100 MB bedeuten 100 Megabit. Ja, es sollte Zeit enthalten, damit 100 MBit / s korrekt sind. LVDS steht für Low Voltage Differential Signaling.

— MarkSchoonover

@Olin: Bist du sicher? Was meinen die Leute dann, wenn sie sich auf 100 MB Ethernet beziehen? (Google it) Bedeuten sie, dass es sich an 2 ^ 20 Bits erinnern kann? Nein, Menschen verwenden häufig 100 MB als (sehr) Abkürzung für 100 Megabits Daten, die pro Sekunde übertragen werden. Einverstanden, dass die richtigen Einheiten Mb / s sind. LVDS wird immer als LVDS bezeichnet. Die Leute schreiben es praktisch nie vollständig aus: Niederspannungs-Differenzsignalisierung.

— Raketenmagnet

@OlinLathrop, Müssen wir jetzt jedes Mal, wenn wir über TTL oder CMOS sprechen wollen, "Transistor-Transistor-Logik" oder "komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Logik" buchstabieren?

— Das Photon

@Rocketmagnet - Wenn Leute auf "100Mb Ethernet" verweisen, beziehen sie sich falsch darauf . Es ist "100 Mbit / s Ethernet" (oder "100 Mbit / s Ethernet"). Die Tatsache, dass viele Leute es falsch nennen, macht es nicht richtig (es macht nur die Leute, die es nennen, die albern aussehen). Ist das nicht das zusätzliche /soder psso viel Affront tippen?

— Connor Wolf

Antworten:

Hier ist der billigste, den ich mir vorstellen kann.

Richtungskoppler-Diagramm

Zunächst benötigen Sie einen HF-Synthesizer. Wenn Sie das nicht haben, lassen Sie Ihr digitales Signal eine reine Rechteckwelle ausgeben (verwenden Sie entweder das Taktsignal oder senden Sie 1010 ... von Ihrer Datenleitung) und wandeln Sie es dann mit einem Tiefpass- oder Bandpassfilter in eine reine um -ish Sinuswelle.

Schließen Sie zwischen der Quelle und Ihrer zu testenden Schaltung einen Richtkoppler in der Richtung an, in der der gekoppelte Ausgang das reflektierte Signal und nicht das Quellensignal erhält.

Schließen Sie nun einen HF-Leistungsdetektor an den gekoppelten Port des Richtkopplers an. Jetzt können Sie mit einem Multimeter die Leistung des reflektierten Signals messen.

Wenn Sie Minicircuits verwenden, können Sie den Richtkoppler und den Leistungsdetektor für etwa 150 US-Dollar erwerben, oder Sie können diese Teile bei eBay wahrscheinlich für noch weniger Geld finden.

Bei diesem Ansatz treten alle Arten von Fehlern auf, da Sie nicht über die Ausrüstung verfügen, um ihn zu kalibrieren. Die Richtwirkung des Richtkopplers begrenzt den minimalen Reflexionskoeffizienten, den Sie messen können. Wenn Sie jedoch Ihre Terminierung anpassen, um die Spannung am Ausgang des Leistungsdetektors zu minimieren, sind Sie wahrscheinlich kurz davor, die Übereinstimmung zu optimieren.

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Sollte hinzugefügt werden, da es sich um LVDS handelt, handelt es sich vermutlich um eine Differentialleitung und einen Differentialabschluss. Was bedeutet, dass Sie für dieses Schema einen Balun zwischen dem Testinstrument und Ihrem Prüfling benötigen. Welches ist eine weitere mögliche Fehlerquelle.

— Das Photon
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Danke Photon. Das ist eher das, wonach ich suche. Benötige ich ein Paar Richtkoppler, da dies LVDS ist? Warum eine reine Sündenwelle verwenden? Warum nicht meine echten Signale verwenden? Dies würde es sicherlich zu einem genaueren Test machen.

— Raketenmagnet

Vielleicht könnte ich es kalibrieren. Ich kann eine Situation mit maximaler Reflexion schaffen, indem ich den Terminator weglasse. Und ich kann mit einem 100R-HDMI-Kabel und einem 100R-Abschlusswiderstand eine minimale Reflexion erzeugen.

— Raketenmagnet

Der Richtkoppler und der HF-Detektor reagieren nicht besonders gleichmäßig über die Frequenz. Sie werden also nicht wirklich wissen, wie Sie auf Ihren Rechteckwelleneingang reagieren. Außerdem kennen Sie den Phasengang nicht bei jeder Frequenz, sodass die Messung insgesamt ziemlich begrenzt ist. Aber es könnte dich einem guten Spiel ziemlich nahe bringen.

— Das Photon

Cool. Ich lese gerade Richtungskoppler. Gibt es so etwas wie einen Differentialrichtungskoppler?

— Raketenmagnet

@Rocketmagnet - Den Koppler nicht erden? Oder verwenden Sie einen Balun , um vom Single-Ended zum Differential zu wechseln.

— Connor Wolf

Sie müssen nicht eine Million Dollar ausgeben, um einen anständigen VNA zu erhalten. Da Sie die Fähigkeiten haben, Schaltkreise zu bauen, können Sie selbst einen für etwa 400 USD bauen. Ich habe in den letzten Monaten eine N2PK-VNA aufgebaut . Sie brauchen kein Spezialwerkzeug, nur eine ruhige Hand und eine gute Lötstation. Es gibt eine aktive Yahoo-Gruppe , im Dateibereich gibt es viele abgeschlossene Projekte. Ich habe die meisten Teile über Digikey bezogen , einige von Mouser und MiniCircuits . Ich habe meine Fortschritte auch auf meiner Website festgehalten.

— MarkSchoonover
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Ist das für Differenzsignale geeignet? IE Kann ich damit ein hausgemachtes Twisted Pair-Kabel testen?

— Raketenmagnet

@Rocketmagnet - Evtl.: picosecond.com/objects/AN-21.pdf Etwas , das ich werde versuchen , einmal mein VNA gemacht wird.

— MarkSchoonover

Meiner Meinung nach ist es am naheliegendsten, einen Oszillator (oder einen Multivibrator mit Rechteckwellen) mit variabler Frequenz zu bauen und das Signal am anderen Ende des Kabels zu betrachten, wenn die Verschlechterung akzeptabel ist.

Aber zuerst sollten Sie einige Dimensionen definieren: 100 Mbit / s ist es die Gesamtbandbreite oder nur für die Nutzlast? Sie sollten es zuerst in eine Signalfrequenz (in Hz) umwandeln und dann die Länge des Kabels überprüfen, um sicherzustellen, dass es die richtige Länge hat.

Ich denke, dass Maßnahmen sinnvoll sind, wenn Sie eine Hypothese überprüfen müssen, sonst wissen Sie nicht, was Sie mit den Ergebnissen tun sollen.

— Clabacchio
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Das Problem ist, dass mein Oszilloskop nicht schnell genug ist, um bei dieser Geschwindigkeit eine sinnvolle Messung durchzuführen. Ein solches Zielfernrohr kostet Tausende von Pfund.

— Raketenmagnet

@Rocketmagnet Sie können immer noch sicherstellen, dass eine 100-MHz-Sinuswelle durchgelassen wird und dass die Leitung die richtige Länge hat, um stationäre Wellen zu haben

— Clabacchio

Nun, das Kabel ist im Vergleich zur Wellenlänge ziemlich kurz (ungefähr 300 mm). Ich bin mir nicht sicher, wie genau die Wellenlänge sein würde, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit anscheinend stark vom Medium abhängt.

— Raketenmagnet

Außerdem hängt die kritische Leitungslänge mehr von den Anstiegs- und Abfallzeiten Ihres Quellensignals als von der Bitrate ab. Was sind deine Aufstiegs- und Abfallzeiten? Das Problem ist, dass Sie nicht das Budget für die Testausrüstung haben, das Ihnen sagen könnte ... Ich glaube, der Grund, warum Sie nicht viele Antworten auf Ihre Frage erhalten haben, ist, dass es kein Wundermittel gibt. Wenn Sie mit 100 MHz und mehr arbeiten möchten, müssen Sie die richtigen Testgeräte für diese Frequenzen budgetieren.

— Das Photon

Wenn der Abschluss R größer als die Leitungsimpedanz Z0 ist, erhalten Sie eine Reflexion mit positiver Spannung; Wenn Sie also die Spannung am Abschluss messen, ist sie höher. Wenn R <Z0 ist, erhalten Sie eine Reflexion mit negativer Spannung, sodass Sie am Abschluss eine niedrigere Spannung messen. Wenn Sie dies jedoch tun, indem Sie Z0 anstelle von R variieren, erstellen Sie auch eine Fehlanpassung am Quellende, und Sie erhalten mehrere Reflexionen in der Linie. Was das Endergebnis ist, gemessen in Bezug auf die Spitzenspannung am Ende des Endes, ist nicht trivial vorherzusagen.

— Das Photon