¿Por qué se recomienda la terminación Bob Smith para Ethernet si es incorrecta?

Una presentación de Royce Bohnert muestra claramente que la rescisión no tiene ningún efecto.

Condiciones del experimento:

¿Qué impacto tiene realmente esta terminación en las emisiones radiadas?

Banda marina VHF (156 – 165 MHz) de particular interés

Evaluado midiendo la corriente CM en el cable

Colocar la sonda de corriente RF en un cable de ~20 m de largo

Cable conectado a un dispositivo en cada extremo

Resultados vistos en el analizador de espectro

Resultados:

Conclusiones:

Los estranguladores de CM son tan efectivos para reducir las corrientes de CM que la terminación del efecto es insignificante.

La impedancia no es constante a lo largo del cable. Las diferentes tasas de torsión en cada par trenzado provocan la cancelación del campo cada pocos centímetros.

Imagen sobre el estrangulador de modo común integrado en los transformadores de señal Ethernet:

Todas las imágenes y el texto citado anteriormente fueron preparados por Royce Bohnert, el autor del informe de referencia.

Yo "Bob Smith" con 75 ohmios y creo que tú también deberías hacerlo. Puede encontrar algunos casos de esquina en los que esta terminación no funciona tan bien como otra cosa, pero en general es la más sólida si realiza suficientes pruebas. No importa qué tan bueno sea su estrangulador, siempre puede haber una conversión modal longitudinal causada por cables, conectores, etc. y de alguna manera esta energía debe disiparse o irradiarse.

Encontrarás muchas respuestas y opiniones al respecto. Creo que estoy especialmente calificado para hablar de esto en comparación con el ingeniero causal que ha trabajado en un montón de cosas y se mete con Ethernet de vez en cuando.

Llegué de forma independiente a la terminación de Bob Smith en el verano de 1993 y la perfeccioné aún más en 1996 antes de darme cuenta de su "patente" en 1998. He pasado gran parte de mi carrera en este tipo de circuito (y derivados) y han dirigido algunas investigaciones bien financiadas al respecto. Probablemente he trabajado en esto más que nadie, pero podría estar equivocado: conozco a muchas de las personas que trabajan en este tipo de cosas. He trabajado con la mayoría de las empresas magnéticas, empresas PHY IC, empresas de conectores y empresas de cableado de datos en esto. También he hablado con el propio Bob Smith sobre este circuito.

Hay un artículo popular sobre esto que tiene que ver con los modos "aglutinantes" de acoplamiento entre pares que afirman que un mejor valor es aproximadamente 52 ohmios. Creo que este artículo citado con frecuencia se remonta a Cicada semi (una empresa GigE PHY con sede en Austin que estuvo activa por última vez hace 15 años). Si bien es algo correcto, creo que este artículo pasa por alto el verdadero propósito del "Bob Smith". La presentación de Bohnert también tiene algunos agujeros. No me malinterpreten, realmente aprecio que estos compañeros hayan profundizado en esto y hayan podido hacer público su trabajo. Felicitaciones a ellos. Sin embargo, no estoy seguro de que entendieron toda la historia.

Aquí hay algunos puntos que he aprendido:

1. No puede medir con precisión las emisiones radiadas del mundo real con una abrazadera de cable. Es un atajo útil para estudiar y reducir problemas específicos a una configuración más simple fuera de una cámara de $500/hora. Pero para comprender realmente esta terminación, necesita una variedad de configuraciones de cables físicos y una cámara grande de 10 metros o más para evaluar con precisión las diferentes técnicas. La presentación de Bohnert usa una abrazadera y las emisiones radiadas que está detectando con ella no coincidirán con la planta de cableado del mundo real.
2. MUCHO depende del cable y de cómo esté engarzado. En particular el Scd21 (L-TCL) de los cables y conexiones marcan una gran diferencia.
3. La impedancia de modo común que es más importante con respecto a las emisiones radiadas se define vagamente como "tierra" o "espacio libre".
4. La terminación "Bob Smith" es en general un beneficio sustancial en los casos más típicos para reducir las emisiones del cable UTP.
5. El cable de par trenzado blindado es una buena idea, pero en realidad no funciona mejor en comparación con UTP, ya que el blindaje causa más problemas de los que resuelve en la mayoría de los casos y cuesta mucho más dinero.
6. He visto chokes CM saturados para una variedad de pero no tanto debido a la energía RF

Ojalá pudiera decir más. Pero en resumen, el Bob Smith de 75 ohmios es su mejor apuesta. Trate de usarlo y obtenga un resultado de "aprobación". Si tiene necesidades de emisiones específicas para una instalación en particular (como un barco de la Marina), use un cable CAT6A que haya sido terminado profesionalmente.

cdwilson, responda todas sus preguntas:

... La terminación de Bob Smith ... puede no ser ideal (o correcta). Si este es el caso, ¿por qué se sigue recomendando la terminación Bob Smith en las guías de diseño de Ethernet de Intel, TI, etc.?

No hay conspiración aquí porque no es el caso. La función de cruce automático (Auto MDI-X) es popular ahora (y fue popular incluso en la década de 2000) y requiere un transformador simétrico habilitado para CMC. De nuevo, como muestra Royce Bohnert, CMC resuelve el problema de raíz haciendo prácticamente inapreciable la necesidad de la terminación. Además, el transformador habilitado para CMC hace posible el uso de varios medios con varias impedancias en el diseño único: por ejemplo, 100BASE-TX está diseñado para operar sobre UTP de 100 ohmios y STP de 150 ohmios (según IEEE Std 802.3). Repitiendo, no hay conspiración y/o irracionalidad aquí.

¿El autor del artículo es incorrecto en su análisis?

En mi opinión, el autor analiza el problema más limitado de lo que es: hay muchas variantes de terminación BS (por ejemplo , Intel'2001 , para otras que se esconden solo :-) en el primero, y la terminación está destinada a resolver no solo EMI pero también problemas de ESD en el segundo. Mira los últimos 15-20 años (con la ayuda de Google, por supuesto :-) y verás cómo evoluciona la terminación.

¿O a la gente simplemente no le importa que la pérdida de retorno pueda mejorarse con una elección adecuada de resistencia?

A ellos les importa. Pero también se preocupan por el costo (y otras características del diseño) en el complejo.

... ¿los imanes siempre vienen con estranguladores incorporados?

CMC es una característica común ahora. Durante mi carrera de más de 10 años, solo usé imanes habilitados para CMC. Tal vez sea porque me gusta AutoMDIX :-) Podría navegar por Pulse, PCA, Halo y muchos otros para hacer su propia opinión hoy.

Si se usó la terminación adecuada, ¿sería posible usar magnetismo sin los estranguladores?

Si encuentra un transformador de este tipo, podría, pero creo que ahora es problemático :-) Los fabricantes de chips PHY (Micrel/Kendin, Intel/LevelOne, TI/National) recomiendan los habilitados para CMC y especifican la variante de terminación BS correspondiente en función de eso.

Además, la presentación de Bohnert aborda las emisiones, pero también tengo curiosidad por saber si esto se aplica de la misma manera a la inmunidad. (es decir, el desequilibrio en el receptor PHY puede reducir la tolerancia a la inmunidad)

Sí, aplica: menos emisiones -> menos diafonías/perturbaciones/desequilibrio. Bohnert afirma:

La impedancia no es constante a lo largo del cable. Las diferentes tasas de torsión en cada par trenzado provocan la cancelación del campo cada pocos centímetros.

Si no se trata de inmunidad, ¿de qué se trata?

Este circuito no es realmente un circuito de terminación. No sé quién llama a esto así, pero no es correcto. Es un filtro RFI para la línea de transmisión. La función del filtro rc es dar a cualquier rfi desequilibrado un lugar a tierra para que la interferencia no sature el devanado del transformador de acoplamiento. He construido esto en otros circuitos solo para esta función.

Aunque el transformador en serie es parte de ese filtro rfi, su efecto secundario entre él y el devanado secundario cargará la línea de transmisión.

Sin red BS, la única amortiguación de la resonancia en modo común es por pérdidas naturales. La red aplica una amortiguación explícita, e incluso si no se combina correctamente, da como resultado una amortiguación mucho mejor de las resonancias de modo común dentro del cable que sin red. Que esto resulte en una mejora en una instalación dada es una cuestión de azar en cuanto a si el nodo tiene una vulnerabilidad en la(s) frecuencia(s) resonante(s) particular(es) de los cables en esa instalación. Pero en la mayoría de las pruebas de inmunidad de alta frecuencia, encontrará que la terminación de los modos no deseados en algo que se acerque a su impedancia característica da como resultado un riesgo reducido de interferencia en las resonancias. Estoy de acuerdo en que los transformadores Ethernet ahora tienen un excelente rechazo de CM en una banda ancha, pero aún así la red BS mejora aún más la inmunidad del sistema.