¿Se necesitan bobinas de choque de modo común en USB?

Estaba mirando el esquema del GumStix Palo 43 y noté que usaban una bobina de choque de modo común en las líneas de datos que venían del USB.

Entiendo cómo este diseño puede ayudar a eliminar el ruido que entra en las líneas USB, pero me pregunto si en realidad es algo que debería empezar a hacer en mis diseños. La hoja de datos para el FT232R no menciona la adición de bobinas de choque de modo común, y he usado este chip antes sin uno.

Entonces, ¿me recomendaría cambiar el diseño de mi USB o mantenerlo como está?

En muy raras ocasiones, las hojas de datos o incluso las notas de aplicación le brindan toda la información para usar una pieza con éxito en lo que respecta a las emisiones EMI y la generación de ruido en el resto del sistema. Los ejemplos clásicos que casi nunca deberían seguirse son que un solo límite de 0.1uF es suficiente desacoplamiento de la fuente de alimentación para un pin de alimentación y que debe tener planos de tierra analógicos y digitales separados (hacer esto especialmente casi siempre resulta en desastres EMI). Otro consejo que encontró es ser liberal con perlas de ferrita y estranguladores de modo común en cualquier señal que salga o entre en el tablero.
Además, ¿qué velocidad es el puerto USB?
El FT2232H es de alta velocidad, por lo que planificaría para el "peor de los casos" en el que la computadora también sea de alta velocidad.
@Mark - Muy apropiado para mí en este momento que citó planos de tierra analógicos y digitales separados que casi siempre resultan en desastres EMI: eso es exactamente lo que estoy pasando en este momento. Las reglas tradicionales de topología en "estrella" se siguieron más o menos, teóricamente trayendo las tierras analógicas y digitales por separado a un punto de tierra central. Y tengo un desastre EMI en mis manos, suspiro. OTOH, los terrenos comunes pueden introducir ruido digital en el material analógico, que es lo que se supone que deben evitar los terrenos separados ... ¿qué hacer?
@Mark, no estaría de acuerdo con que los planos de tierra separados causen problemas si se hace correctamente. Debería poder segregar una gran cantidad de ruido para que su analógico tenga una SNR más alta. Sin embargo, puede hacer esto muy, muy mal, muy fácilmente.
@user4102, si tiene una pregunta específica, debe hacerla en el sitio, si simplemente está atascado en un problema, debe hacer lo que todos hacemos en algún momento, investigar y aprender cómo hacerlo. Si tienes tiempo y ganas, te sugiero mi manual favorito de magia negra .

Respuestas (4)

La señal USB no es del todo diferencial, por lo que no es una gran idea. (La señal de fin de paquete (EOP) tiene ambos pines bajos, lo cual, creo, es la razón por la que siempre hay ruido a 1 kHz y armónicos en los sistemas USB, ya que envía señales de modo común cada 1 ms).

  1. Se debe usar un estrangulador de modo común (CM) para terminar el bus USB de alta velocidad si es necesario que pasen las pruebas de EMI. Coloque el estrangulador CM lo más cerca posible de las clavijas del conector. Consulte la Sección 5.1 para obtener más información.

Nota: Los estranguladores de modo común degradan la calidad de la señal, por lo que solo deben usarse si la EMI es un problema conocido.

Los estranguladores de modo común distorsionan la velocidad máxima y la calidad de la señal de alta velocidad. El diagrama de ojo anterior muestra la distorsión de la calidad de la señal de velocidad completa del final del paquete, pero aún dentro de la especificación. A medida que aumenta la impedancia del modo común, esta distorsión aumentará, por lo que debe probar los efectos del estrangulador de modo común en la velocidad máxima y la calidad de la señal de alta velocidad.

Directrices de diseño de plataforma USB de alta velocidad

Nota: se puede lograr un filtrado adicional enrollando los 4 cables a través de la perla de ferrita una vuelta más. Al igual que con el uso de perlas de ferrita en las rutas de la señal, se debe tener cuidado para garantizar que la señalización cumpla con los tiempos de subida y bajada, especialmente la señalización EOP. La señalización EOP es de un solo extremo y puede verse fuertemente afectada por una sola perla, que actúa como un filtro de modo común solamente.

Directrices de diseño de Intel EMI para componentes USB

+1 esa es mi experiencia también. El estrangulador de modo común degradará la señal. Como menciona pingswept, debe incluir la huella para el estrangulador (¡y la protección ESD también!); siempre puede simplemente no completar esos componentes durante el ensamblaje si no son necesarios.
@ ajs410, creo que agregar la huella y no completar aumenta la posibilidad de una necesidad, ya que casi garantizará una falta de coincidencia adicional en la ubicación de la plataforma.
¿Realmente obtendría esa cantidad extra de EMI de una almohadilla que no tiene máscara de soldadura, pero que por lo demás no genera un trozo en el rastro?
si. En realidad, el problema principal, y la razón por la que necesita un estrangulador de modo común, se debe a la capacidad de radiación de un cable USB. si la señal ingresa a su tablero, choca con un desajuste, la señal reflejada atravesará el cable nuevamente, irradiando. cada vez que tiene un cable largo es cuando quiere hacer todo lo posible para minimizar los reflejos que ingresan a la bobina. La razón por la que agrega un estrangulador de modo común se debe a la gran cantidad de EM generada por las corrientes de modo común en comparación con el modo diferencial. Pero, aunque un estrangulador de modo común no debería afectar el modo diferencial, existen imperfecciones.

Existe una buena posibilidad de que el estrangulador esté incluido en la placa Gumstix porque tienen que pasar las pruebas de emisiones FCC Título 47 CFR Parte 15 para radiadores no intencionales para vender su dispositivo.

Es posible que no le importe eso, pero si es para un producto comercial, creo que es más barato agregar el estrangulador ahora y luego quitarlo si descubre que no es necesario.

Si su producto se encuentra "flotando" en el cable USB, el estrangulador de modo común probablemente no sea necesario.

Sin embargo, si su dispositivo está conectado eléctricamente a través de otras rutas que podrían formar un bucle de regreso al lugar donde se origina su cable USB, tendrá la posibilidad de captar o generar ruido inductivamente que puede afectar el rendimiento de su producto u otro producto conectado. lo. En ese punto, necesitarás el estrangulador.

Sí, recomendaría usar un estrangulador de modo común. Ayuda con EMI pero como todos han dicho, tendrá una señal degradada. Si no necesita el estrangulador, solo agregue cables de puente.

¿Se necesitan bobinas de choque de modo común en USB?
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