Hallo Ich habe eine spezielle Frage zur Serienterminierung bzw. dem Kurzschlussschutz von Datenleitungen. Die Sache ist die: Möchte mir einen kleinen "PC" mit Embedded Linux möglicherweise auch Android bauen. Ich verwende dafür ARM SODIMM Module mit einem SAM9G45 Prozessor. Auf den Modulen sind die notwendigen Speicher, die Spannungsversrogung und der Ethernet Chip bereits integriert. Alle restlichen Pins die nicht durch das Speicherinterface belegt sind, sind auf die Kontakte des SODIMM Moduls herausgeführt. Die Module sind relativ teuer, deshalb möchte ich etwaige Kurzschlüsse die z.B. durch einen Kurzschluss beim Messen (Messspitze verrutscht in einem Moment der Unachtsamkeit) verursacht werden können, durch schaltungstechnische Maßnamen verhindern. Es sollten die betreffenden Pins bei Kurschlüssen untereinander aber auch mit VCC und GND nicht beschädigt werden. Daher möchte ich im Experimentier- und Teststadium in alle zugänglichen Datenleitungen einen 825Ohm Widerstand in Serie schalten. 825Ohm deswegen, weil der ARM max. 8mA Strom pro Pin verträgt. Zur Sicherheit hab ich die Hälfte (4mA) genommen und komme so bei 3.3V auf 825Ohm. Ich frage mich nun, welche Auswirkungen das auf die Signalintegrität hat. Der Maximale I/o Takt beträgt 66MHz, wegen der hamonischen Schwingungen die das Rechtecksignal enthält, wird die effektive Frequenz, für die das Leiterplattendesign ausgelegt sein muss, wohl um einige Male größer sein. Der Serienwiderstand von 825Ohm ist ja im Prinzip eine Serienterminierung, nur halt mit einem falschen Wert :( (Ich hab mir den Artikel über Terminierung hier auf der Webseite durchgelesen) http://www.mikrocontroller.net/articles/Wellenwiderstand * CMOS Signale haben einen Ausgangswiderstände von 15-50Ohm. Die Frage die sich mir stellt, wie sollte der ARM 50Ohm Ausgangswiderstand haben, wenn er max. 8mA pro Pin verträgt. Bei 50Ohm wären das 66mA. Wenn ich den Ausgangswiderstand des ARM mit dem Ohmschen Gesetz ausrechne erhalte ich bei 3.3V und 8mA jedoch 412.5Ohm. Ist das wirklich der tatsächliche Ausgangswiderstand? Der ist nämlich ziemlich weit von 50Ohm entfernt. Bei 4mA ist der Ausgangswiderstand dann 825Ohm und würde mit meinem Terminierungswiderstand bzw. Wellenwiderstand von 825 übereinstimmen. Somit einen Spannungsteiler von 1:2 ergeben. Die Welle würde bis zum Ende der Leitung laufen dort reflektiert werden und am Ausgang VCC erzeugen. Hab ich das richtig verstanden? Schon einmal vielen Dank für eure Antworten! MfG Gregory
Sieh zu dass du die Leitungen kurz hältst. Die 66 MHz werden nur mit maximal 20 pf Last erreicht. Das sind so etwa 10 cm Leiterbahn.
Achso: Vergiss die 825 Ohm. Mit 20pf ergeben die eine Grenzfrequenz von etwa 10 MHz.
DNS schrieb: > Achso: Vergiss die 825 Ohm. Mit 20pf ergeben die eine Grenzfrequenz von > etwa 10 MHz. Ach ja, die Querkapazitäten der Leitung. Auf die hab ich überhaupt nicht gedacht. Jaja damit ist das Thema ja wohl abgehackt. Außer es gibt noch eine andere Möglichkeit um die Pins vor Kurzschlüssen zu schützen. Ansonsten heißt es halt verdammt vorsichtig sein. :( MfG Gregory
Du könntest Puffer-ICs verwenden. Z.B. 74xx244. Du musst Dir die zu Deinen Pegeln und Geschwindigkeiten passende Serie raussuchen, z.B. LVC könnte passen. Nachteil ist natürlich daß die immer nur in eine Richtung gehen oder Du zumindest manuell die Richtung umschalten musst. Busse wie USB oder I2C gehen dann nicht so ohne weiteres.
Gerd E. schrieb: > Du könntest Puffer-ICs verwenden. Z.B. 74xx244. Du musst Dir die zu > Deinen Pegeln und Geschwindigkeiten passende Serie raussuchen, z.B. LVC > könnte passen. > > Nachteil ist natürlich daß die immer nur in eine Richtung gehen oder Du > zumindest manuell die Richtung umschalten musst. Busse wie USB oder I2C > gehen dann nicht so ohne weiteres. Gute Idee! Das geht schon I.O. dass die Seriellen Busse nicht abgesichert sind, denn die gehen zumeist sowieso auf deinen weitern Chip der dann weitere Verarbeitungsschritte übernimmt. Z.B. bei USB Host einen Hub Chip. Da ist die potentielle Fehlerquelle sozusagen nicht mehr direkt mit dem ARM verbunden. Es geht mir eher darum die I/O Ports die nicht mit einer Hardwareschnittstelle verbunden sind, also "GPIOs" sind mit dieser Sicherheitsmaßnahme zu versehen. Denn diese werden dann auf eine Stiftleiste herausgeführt, wo man sie dann für zusätzliche Schaltungen verwenden kann. Hier ist das Risiko einen Kurzschluss zu erzeugen ziemlich hoch. Natürlich muss ich Abstriche machen, wenn ich Puffer ICs verwende, da teuerer und die Platine wird komplexer. Hätten die Widerstände funktioniert, wäre es egal gewesen, jeder Leitung einen zu spendieren, denn da bekommt 100Stk für gerade mal 1€.
Somit wäre ein 74ALVC16244 eigentlich passend. Hat eine Eingangskapazität Ci von 6pF. Da gibt es noch einigen Spielraum für die Leitungskapazität. Propagation Delay max 3ns. MfG Gregory
Angehängte Dateien:
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GTL_Levelshifter.png
13 KB
Hallo, ich habe noch eine Frage: Gerd E. schrieb: > Nachteil ist natürlich daß die immer nur in eine Richtung gehen oder Du > zumindest manuell die Richtung umschalten musst. Busse wie USB oder I2C > gehen dann nicht so ohne weiteres. Ich habe mir den Kopf zerbrochen, wie man die GPIO Pins die ja Input oder Output sein können, dennoch irgendwie gegen Kurzschlüsse bzw. den Anschluss an eine Logikschaltung mit höheren Spannungspegeln schützen könnte. Denn die GPIOs sind in dieser Hinsicht besonders gefährdet. Da ich aber auch gerne z.B. mit 5V Logik etwas an den GPIOs machen möchte, führte kein Weg an der Verwendung eines Levelshifterbausteins vorbei. Ich habe dazu relativ lange auf RS und Farnell gesucht bis ich letztendlich die folgenden Chips gefunden habe: http://at.rs-online.com/web/c/?searchTerm=*gtl*&sra=oss Im Speziellen hab ich mich dabei auf den GTL2000 fixiert, einen 22 Bit Level- Shifter Baustein im SSOP48 Gehäuse. http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/philips/GTL2010_2.pdf Eigentlich schauen diese Chips gerade nach dem aus, was ich gesucht habe. Sie sind bidirektional, brauchen jedoch keinen Direction Pin. Im Prinzip einfach nur die Datenleitungen anschließen und fertig. Jedoch frage ich mich jetzt ob dieser Chip die nötige Eigenschaft besitzt, dass wenn die Pins an dessen Ausgang kurzgeschlossen werden, dies keinen Einfluss auf die Eingänge (= ARM Pins) hat. Denn es wird laut dem Schaltbild des Shifters ja eigentlich nur ein MOSFET pro Kanal verwendet.
Der Link im vorigen Post ist falsch. Er verweist auf den GTL2010. Hier ist der richtige für den GTL 2000 http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0b4c/0900766b80b4c8d8.pdf MfG Gregor
Der tatsächliche Ausgangswiderstand wird so bei 15 Ohm sein. Der CMOS-Ausgang kann dies aber nicht dauerhaft treiben! 800 Ohm sind für eine Terminierung viel zu hochohmig. Ich würde bei dieser Frequenz nicht über 33 Ohm gehen. Es gibt für USB-Schutz kleinkapazitive Überspannungsdioden-Brücken. Die haben zwei Bits. Oder eben die Levelshifter-Bausteine. Terminierung ist ein komplexes Thema. Am besten simulierst du es in SPICE mittels einer Transmission Line. PCI benutzt z.B. die Schutzdioden der Gegenseite für die harte Terminierung. Idealerweise hängt man an solche Systeme besser serielle Busse wie i2c für den I/O.
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