Medición de impedancia


11

Estoy diseñando y construyendo circuitos que usan 100Mb / s en un bus de Señalización Diferencial de Bajo Voltaje (LVDS). Algunas de estas señales necesitan viajar entre PCB en cables hechos a mano. El problema es que no tengo forma de verificar la calidad de los cables y la terminación.

Si fuera millonario, obtendría un alcance costoso o un analizador de red vectorial. Pero si eso no funciona, ¿hay alguna forma de medir las señales reflejadas o la impedancia del cable?

(Tengo un ancho de banda de 150MHz, alcance de 500MSPS disponible).

Agregado: información sobre los datos en el cable, tomada de la hoja de datos ET1200 .

Forma de onda Ebus

Añadido: 21 horas para el final. Última oportunidad para la recompensa. ¿Alguien puede sugerir incluso una forma rápida y sucia de medir la impedancia? ¿Quizás algún tipo de puente donde pudiera comparar el cable con un cable bueno conocido?


1
"100Mb" podría ser una especificación para una memoria, pero no para un canal de comunicaciones ya que las unidades están claramente equivocadas. ¿Qué quiere decir realmente con "LVDS" (que, por supuesto, debería haberse explicado de todos modos)? Obtener cosas sencillas básicas como unidades incorrectas significa que tenemos que asumir que muchas otras cosas están mal y que no hay forma de saber lo que realmente está preguntando.
Olin Lathrop

1
100 MB: con B mayúscula son las unidades de memoria. Minúscula b significa bits, por lo que 100Mb significa 100 megabits. Sí, debe incluir el tiempo para que 100Mb / s sea correcto. LVDS significa Señalización diferencial de bajo voltaje.
MarkSchoonover

3
@Olin: ¿Estás seguro? Entonces, ¿qué quieren decir las personas cuando se refieren a 100Mb Ethernet? (Google) ¿Significan que puede 'recordar' 2 ^ 20 bits? No, las personas a menudo usan 100Mb como (muy) corto para 100 megabits de datos transferidos por segundo. Acordó que las unidades correctas son Mb / s. LVDS siempre se llama LVDS. La gente prácticamente nunca lo escribe en su totalidad: Señalización diferencial de bajo voltaje.
Rocketmagnet

12
@OlinLathrop, ¿ahora tenemos que deletrear "lógica de transistor-transistor" o "lógica de semiconductores de óxido de metal complementario" cada vez que queremos hablar sobre TTL o CMOS?
El fotón del

@Rocketmagnet: cuando las personas se refieren a "100Mb Ethernet" se refieren mal . Es "100Mb / s Ethernet" (o "100Mbps Ethernet"). El hecho de que mucha gente lo llame incorrectamente no lo hace correcto (solo hace que las personas que lo llaman parezcan tontas). ¿No es escribir una ofensa adicional /so una psgran afrenta?
Connor Wolf

Respuestas:


3

Aquí está lo más barato que se me ocurre.

Diagrama de acoplador direccional

Primero, necesitas un sintetizador RF. Si no tiene eso, obtenga su señal digital para emitir una onda cuadrada pura (use la señal de reloj o envíe 1010 ... desde su línea de datos), y luego use un filtro de paso bajo o paso de banda para transformarlo en un puro -ish onda sinusoidal.

Entre la fuente y su circuito bajo prueba, conecte un acoplador direccional, en la dirección para que la salida acoplada obtenga la señal reflejada, no la señal fuente.

Ahora conecte un detector de potencia rf al puerto acoplado del acoplador direccional. Ahora puede usar un multímetro para medir la potencia en la señal reflejada.

Si usa Minicircuitos, puede obtener el acoplador direccional y el detector de potencia por algo así como $ 150, o probablemente pueda encontrar estas piezas por incluso menos en EBay.

Habrá todo tipo de errores en este enfoque, porque no tiene el equipo para calibrarlo. La directividad del acoplador direccional limitará el coeficiente de reflexión mínimo que puede medir. Pero si ajusta su terminación para minimizar el voltaje en la salida del detector de potencia, probablemente esté cerca de optimizar la coincidencia.

Editar

Debería agregar, ya que está hablando de LVDS, presumiblemente está hablando de una línea diferencial y una terminación diferencial. Lo que significa que para este esquema necesitará un balun entre el instrumento de prueba y su DUT. Que es otra fuente potencial de errores.


Gracias Photon Esto es más como lo que busco. Como se trata de LVDS, ¿necesito un par de acopladores direccionales? ¿Por qué usar una onda de pecado puro? ¿Por qué no usar mis señales reales? Seguramente esto lo haría una prueba más precisa.
Rocketmagnet

Tal vez podría calibrarlo. Puedo crear una situación con la máxima reflexión dejando fuera el terminador. Y puedo crear una reflexión mínima con un cable HDMI 100R y un terminador 100R.
Rocketmagnet

El acoplador direccional y el detector de RF no tendrán una respuesta particularmente uniforme sobre la frecuencia. Entonces, realmente no sabrá cuál es la respuesta a su entrada de onda cuadrada. Además, no sabrá la respuesta de fase en cada frecuencia, por lo que, en general, es una medición bastante limitada. Pero podría acercarte bastante a un buen partido.
El fotón

Frio. Estoy leyendo sobre acopladores direccionales ahora. ¿Existe un acoplador direccional diferencial?
Rocketmagnet

@Rocketmagnet - ¿No conectó a tierra el acoplador? O use un balun para ir de un extremo a diferencial.
Connor Wolf

5

No tiene que gastar un millón de dólares, obtenga un VNA decente. Dado que tiene las habilidades para construir circuitos, puede construir uno usted mismo por aproximadamente $ 400 USD. He estado construyendo un VNA N2PK en los últimos meses. No necesita herramientas especiales, solo una mano firme y una buena estación de soldadura. Hay un grupo de Yahoo activo , en la sección de archivos hay muchos proyectos completados. He adquirido la mayoría de las piezas a través de Digikey , con algunas de Mouser y MiniCircuits . También he estado escribiendo mi progreso en mi sitio web .


¿Es adecuado para señales diferenciales? IE ¿Podría usarlo para probar un cable de par trenzado hecho en casa?
Rocketmagnet

@Rocketmagnet - Posiblemente: picosecond.com/objects/AN-21.pdf Algo que voy a tratar una vez que mi VNA está hecho.
MarkSchoonover

1

En mi opinión, lo más obvio es construir un oscilador (o un multivibrador, para tener ondas cuadradas) con frecuencia variable y mirar la señal en el otro extremo del cable si la degradación es aceptable.

Pero primero debe definir algunas dimensiones: ¿100 Mb / s es el ancho de banda general o solo para la carga útil? Primero debe convertirlo a una frecuencia de señal (en Hz) y luego verificar la longitud del cable para asegurarse de que tenga la longitud adecuada.

Creo que las medidas tienen sentido cuando tiene una hipótesis que verificar, de lo contrario no sabrá qué hacer con los resultados.


El problema es que mi osciloscopio no es lo suficientemente rápido como para hacer una medición significativa a esta velocidad. Un alcance como ese cuesta miles de libras.
Rocketmagnet

@Rocketmagnet todavía puede asegurarse de que se pasa una onda sinusoidal de 100 MHz y que la línea tiene la longitud adecuada para tener ondas estacionarias
clabacchio

Bueno, el cable es bastante corto (unos 300 mm) en comparación con la longitud de onda. No estoy seguro de cuál sería exactamente la longitud de onda, porque aparentemente la velocidad de propagación depende en gran medida del medio.
Rocketmagnet

1
Además, la longitud crítica de la línea depende más de los tiempos de subida y bajada de su señal fuente que de la velocidad de bits. Entonces, ¿cuáles son sus tiempos de subida y caída? El problema es que no tienes el presupuesto para el equipo de prueba que podría decirte ... Creo que la razón por la que no has recibido muchas respuestas a tu pregunta es que no hay una bala mágica. Si desea trabajar a 100 MHz o más, debe presupuestar el equipo de prueba adecuado a esas frecuencias.
The Photon

1
Si la terminación R es mayor que la impedancia de línea Z0, se obtiene una reflexión con voltaje positivo; así que si mide el voltaje en la terminación, es más alto. Si R <Z0, obtiene una reflexión con voltaje negativo, por lo que mide un voltaje más bajo en la terminación. Pero si está haciendo esto variando Z0 en lugar de R, también crea una falta de coincidencia en el extremo de origen y obtiene múltiples reflexiones en la línea. ¿Cuál es el resultado final medido en términos de voltaje pico en el extremo de terminación? No es trivial de predecir.
The Photon
Al usar nuestro sitio, usted reconoce que ha leído y comprende nuestra Política de Cookies y Política de Privacidad.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.