走線長度對訊號質量的影響

2021-10-05 05:52:49 字數 1768 閱讀 3656

我們經常在高速訊號中聽說一些名詞如:阻抗匹配、傳輸線、反射等一些相關的概念,但這些概念都是相對而言的,舉個極端的例子:乙個5g頻率的訊號在10nm的線上它也就是乙個普通的訊號,你可以隨意佈線,但是像乙個幾十兆的訊號在100m的線上它就是高速訊號,它就存在阻抗匹配、損耗等一系列問題,這裡呢我就用曾經的乙個案例分析,即走線長度對can訊號質量的影響。

首先我們上正常情況下can通訊的波形,如下圖所示,可以i看到canh和canl之間電平差大於2v,波形平滑**刺。

can匯流排協議要求使用120歐姆雙絞遮蔽線走線,相對應的終端電阻應選擇120歐姆。那麼如果終端電阻選擇過大,會使訊號反射增加,出現過衝和毛刺,影響正常通訊。表現為錯誤幀增多,通訊不穩定。

上圖,下圖就是端接了乙個10k的電阻,此時所測波形訊號質量就很差了,當然就會出現錯誤幀啦。

來吧繼續上圖,如下圖所示,可以看到canh和canl電平差值小於2v,無法通訊。那麼我們就需要增加終端電阻阻值啦。

通過上面的分析,我們再來實際的測試一下,下圖呢是乙個can匯流排的系統框圖,在源端和裝置3我們各接乙個120r的電阻,剩下的模組則都不端接電阻。同時呢所用線纜也是普通的線纜,測了一下線阻抗為3r。

測試了一下毛都木有乙個啊,哎。。。。。繼續測量波形吧,首先測量一下源斷的波形吧,如下圖所示。

在測量一下裝置端的波形吧,波形如下下圖所示,我去這是啥玩意啊?

分析一下吧,那就是由於普通單股導線對can訊號表現為感性增大,近端訊號反射增加,canh-l之間出現負電壓,訊號經過長導線後高頻訊號被過濾,遠端接收不到正常方波訊號了。

我們在方案不改的情況下更換一下線纜測試一下哈,如下圖所示,是400公尺雙絞遮蔽線,電阻約為30r(因為我找不到120r的雙絞線湊合看吧)。

接120歐姆終端電阻時,測試波形如下,方波正常沒有毛刺,但是canh-canl壓差低於2v,此時不能正常通訊,資料丟失嚴重。

將終端電阻換為240歐測試波形如下,波形正常,通訊恢復正常。

有句話咋說來著,哦想起來了就是「硬體工程是可以分為兩類,一類是已經遇到了訊號完整性問題,另一類是即將遇到訊號完整性問題」,(如果你以前沒有看到過,那就算我說的,哈哈)。

作為乙個合格的硬體攻城獅必須具備訊號完整性的意識和必要的防範手段,不管你之前有沒有接觸過像ddr、pcie、sata等這樣的高速訊號,但是你一定接觸過像can、uart這些訊號吧,不要認為這樣的訊號就沒有訊號完整性的問題,其實在設計和除錯過程中處處都是學問,處處多留心多觀察多思考就一定能夠不斷的提公升自己。

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