Я участвую в проекте, где заказчик определил контакты в ленточном кабеле, не учитывая возможные проблемы перекрестных помех. Сигналы представляют собой сигналы данных 1 МГц без заземляющего провода, разделяющего их. У меня никогда не было опыта с перекрестными помехами, и я был поражен размером индуцированных глюков (от 0,5 до 0,65 вольт). Принимающая сторона использовала линейные драйверы 74HCxx (уровни коммутации CMOS), что приводило к чистому мусору в потоке данных. Заказчик переключается на драйверы 74HCT в попытке переместить «высокий» уровень переключения входа ниже уровня сбоев, но у меня есть свои опасения.

Можно ли что-нибудь сделать, кроме перехода на части HCT или просто правильно переработать плату, чтобы, возможно, спасти то, что у нас есть?

Можете ли вы заменить ленточный кабель или вставить адаптер в кабель с большим количеством выводов? Подумайте, что сделала IDE / ATA для увеличения пропускной способности - она ​​была переключена с 40-проводного кабеля на 80-проводной, причем каждый второй провод внутри кабеля был привязан к земле внутри разъема. Подобное решение может применяться здесь.

Кроме того, вы можете уменьшить скорость нарастания? На частоте 1 МГц ваша проблема, скорее всего, заключается не столько в частоте самих сигналов, сколько в их быстрых фронтах. Сеть фильтров на передающей стороне может помочь.

Вы можете оставить конструкцию платы как есть, но сделайте короткий адаптер на обоих концах кабеля, а сам кабель сделайте либо как не ленточный кабель (микро-коаксиальный кабель, это будет лучше), либо используйте правильное заземление между сигнальные провода. По сути, вам нужно сделать другой кабель для подключения штекеров IDC (или того, что они выбрали в качестве разъема платы к кабелю). Что-то вроде этого:

Сигналы представляют собой сигналы данных 1 МГц без заземляющего провода, разделяющего их.

Это довольно медленно, поэтому сначала проверьте, есть ли согласующие резисторы источника на стороне привода. Если есть резисторы, вы можете увеличить их значение, чтобы снизить скорость нарастания.

Если нет согласующих резисторов источника, то все, что движет этим кабелем, будет проталкивать неожиданно большие импульсы тока в емкость кабеля на каждом переходе уровня, что приведет к нарушению питания источника питания микросхемы, если он не отсоединен должным образом. Таким образом, проверьте на прицеле, получаете ли вы "перекрестные помехи" на ОБАХ краях, или только ОДИН край, или различное количество перекрестных помех на обоих краях, проверьте электропитание драйвера кабеля, также проверьте его вывод GND относительно плоскости GND. Попробуйте переключить один сигнал, оставив остальные в покое. Если он "пересекает" один провод на одной стороне кабеля со всеми остальными проводами в одинаковом количестве, то это не перекрестные помехи, а микросхема драйвера с отскоком на землю или плохой развязкой, так что вам нужно будет это исправить.

Если сигнал синхронный, и у вас есть линия часов, вы можете играть с синхронизацией часов. Если данные фиксируются в регистре на принимающей стороне, уровни имеют значение только в окне настройки / удержания. Так что, если вы немного сдвинете часы, чтобы они сработали после установления сигналов, это может помочь. Если вы не получили перекрестные помехи в тактовом сигнале, в этом случае он удвоит тактовый сигнал, и это не хорошо.

Заказчик переключается на драйверы 74HCT в попытке переместить «высокий» уровень переключения входа ниже уровня сбоев, но у меня есть свои опасения.

Да, но это также сместит входной «низкий» уровень вниз и сделает его более чувствительным к шуму, поэтому он может «зафиксировать» перекрестные помехи на одном краю, но ухудшит его на другом краю! Я думаю, это может сработать, если ваш сигнал является синхронным, и он использует край такта от максимума к минимуму, но ... м-м-м-м ... лучше использовать триггерный затвор Шмитта.

Можно ли что-нибудь сделать, кроме перехода на части HCT или просто правильно переработать плату, чтобы, возможно, спасти то, что у нас есть?

Перед перепроектированием убедитесь, что вы подтвердили, действительно ли это перекрестные помехи ... или отскок от земли, или плохая развязка в чипе привода.

Также убедитесь, что между двумя платами не происходит отскока заземления, вызванного током, протекающим в проводе GND и создающим разницу напряжения между платами.

Если у вас нет контактов и вы используете синхронные сигналы (с часами), вы можете поместить линию GND между часами и линиями данных, чтобы предотвратить утечку фронтов данных в часы.

После этого у вас есть несколько вариантов:

1. Используйте триггерные входные приемники Schmitt
2. используйте экранированный кабель из фольги
   • Изменить: @Duskwolf имеет лучшее решение: я забыл все о 80 проводных кабелей (момент старшего)
3. завершить с 470 пФ в качестве начального значения
4. оконечное сопротивление кабеля 110-120 Ом к земле
5. завершить с полным сопротивлением драйвера ~ 50 Ом до Vcc / 2 или эквивалентного напряжения

Увеличение сопротивления источника уменьшает время нарастания, но не уменьшает перекрестные помехи, поскольку отношение полного сопротивления емкости перекрестных помех Xc / Rs увеличивается с уменьшением скорости нарастания тока.

редактировать

Подтверждение идеи с использованием ленточного кабеля длиной 1 м, оценка ESL и C

Здесь используются 5 разных сигналов около прямоугольной волны 1 МГц, но разные, чтобы получить перекрестные помехи псевдонима с разными импедансами источника и нагрузки. Обычно я помню, что ленточные кабели имеют одинарный конец 120 Ом, что соответствует общей индуктивности и емкости на метр, но зависит от AWG и расстояния между диэлектриками.

Для минимальных перекрестных помех вам нужно

(1) широко разнесенные ленточные кабели, таким образом, пластиковые оболочки большого диаметра; это дает минимальный пикофарад / метр и минимизирует токи кабеля (минимальные магнитные поля)

(2) экраны из металлической фольги вокруг ленточного кабеля, чтобы захватить большую часть полей; заземлите эти фольги.

(3) минимальные токи кабеля и самые медленные скорости фронта (медленное вращение), поэтому dI / dT медленный, а связь магнитного поля минимальная; таким образом, используйте слабые драйверы

(4) окончания источника, возможно, 100 Ом

Обратите внимание на мышление: (A) уменьшите перекрестные помехи электрического поля, используя большие промежутки между проводами и используя экран, чтобы захватить большую часть электрического потока и фактически уменьшить емкость проводного провода; также уменьшите dV / dT. И (B) уменьшить перекрестные помехи в магнитном поле, увеличив расстояние между проводами, уменьшив «площадь петли», когда обратный путь (экран, фольга) расположен очень близко, за счет замедления dI / dT, потому что dV / dT уменьшается и уменьшает ток, не прерываясь на приемном конце.

Вы уверены, что глюки, которые вы видите, являются перекрестными помехами (а не, например, из-за непревзойденного импеданса или шума источника питания)? Попробуйте провести одну линию по отдельному экранированному проводу: перекрестные помехи в нем исчезнут, а звон и шум источника питания останутся.

Я сильно подозреваю, что вы увидите, что он звонит, и проблема исчезнет, ​​как только вы сравните импедансы кабеля и драйвера.

Если проблема действительно связана с перекрестными помехами, вы могли бы значительно улучшить ситуацию, уменьшив сопротивление входов вашего приемника. Напряжение перекрестных помех может быть достаточно высоким, чтобы нарушать уровни сигналов, но оно, безусловно, не такое мощное, как реальные сигналы. Это означает, что если вы добавите повышающие или понижающие резисторы на стороне приемника ваших линий данных, они будут поглощать значительную часть шума перекрестных помех, при этом оказывая минимальное влияние на сигналы.

Шум источника питания обычно устраняется путем развязки колпачков.

Оберните ленту алюминиевой лентой (толстой проводящей, используемой для герметизации воздуховодов; НЕ клейкую ленту, только алюминий + клей), и подключите ее к заземлению только на конце вашего устройства. Возможно, он не удалит перекрестные помехи полностью, но добавит емкость к каждой линии, а также обеспечит экран, которого может быть достаточно для вашего применения. Это уменьшит гибкость кабеля, хотя ...

Вы можете рассмотреть решение этой проблемы в контрольном программном обеспечении. Вы можете измерить перекрестные помехи от каждого провода источника к каждому выходному проводу. Это определяет «матрицу перекрестных помех». После того, как вы измерили каждый элемент этой матрицы перекрестных помех, вы можете вычислить необходимые компенсационные напряжения на других проводах путем инверсии матрицы.