Apakah Common Mode Choke Coils diperlukan pada USB?

15

Saya sedang mencari skema untuk GumStix Palo 43 dan memperhatikan mereka menggunakan mode choke coil pada jalur data yang masuk dari USB.

Saya mengerti bagaimana desain ini dapat membantu menghilangkan noise yang masuk pada jalur USB, tetapi saya bertanya-tanya apakah itu sebenarnya sesuatu yang harus saya mulai lakukan pada desain saya. The datasheet untuk FT232R tidak menyebutkan menambahkan modus umum kumparan tersedak, dan saya telah menggunakan chip ini sebelum dengan keluar satu.

Jadi, apakah Anda akan merekomendasikan saya mengubah desain USB saya atau tetap seperti itu?

usb choke Kellenjb
sumber
2
Jarang sekali lembar data atau bahkan catatan aplikasi benar-benar memberi Anda semua informasi untuk menggunakan bagian dengan sukses dalam hal emisi EMI dan kebisingan yang dihasilkan di seluruh sistem. Contoh klasik yang hampir tidak pernah harus diikuti adalah bahwa topi 0.1uF tunggal adalah decoupling catu daya yang cukup untuk pin daya dan bahwa Anda harus memiliki pesawat ground analog dan digital yang terpisah (melakukan hal ini terutama hampir selalu mengakibatkan bencana EMI). Kiat lain yang Anda temukan adalah bersikap liberal dengan manik-manik ferit dan mode umum tersumbat pada sinyal apa pun yang keluar atau masuk papan.
Tandai
Juga, berapa kecepatan port USB?
endolith
FT2232H adalah Hi-Speed, jadi saya akan merencanakan "case terburuk" di mana komputer juga Hi-Speed.
Kellenjb
@ Mark - Sangat apropos bagi saya sekarang bahwa Anda mengutip pesawat analog dan digital terpisah karena hampir selalu mengakibatkan bencana EMI - itulah yang saya alami sekarang. Aturan topologi "bintang" tradisional kurang lebih diikuti, secara teoritis membawa alasan analog dan digital kembali ke titik dasar pusat. Dan saya memiliki bencana EMI di tangan saya, desah. OTOH, alasan umum mungkin memasukkan gangguan digital ke dalam hal-hal analog yang seharusnya dihindari oleh alasan terpisah ... apa yang harus dilakukan?
@ Mark, saya tidak akan setuju pada bidang terpisah yang menyebabkan masalah jika dilakukan dengan benar. Anda harus dapat memisahkan sejumlah besar noise sehingga analog Anda memiliki SNR yang lebih tinggi. Namun Anda dapat melakukan ini dengan sangat salah, dengan sangat mudah.
Kortuk

Jawaban:

21

Sinyal USB tidak sepenuhnya diferensial, jadi itu bukan ide yang bagus. (End-of-packet (EOP) sinyal kedua pin ditarik rendah, yang, saya percaya, itulah sebabnya selalu ada noise pada 1 kHz dan harmonik dalam sistem USB, karena itu mengirimkan sinyal mode umum setiap 1 ms.)

  1. Choke mode umum (CM) harus digunakan untuk menghentikan bus USB kecepatan tinggi jika mereka harus lulus pengujian EMI. Tempatkan CM choke sedekat mungkin ke pin konektor. Lihat Bagian 5.1 untuk detailnya.

Catatan: Mode umum tersedak menurunkan kualitas sinyal, sehingga mereka hanya boleh digunakan jika EMI adalah masalah yang diketahui.

Mode umum tersedak mengubah kecepatan penuh dan kualitas sinyal berkecepatan tinggi. Diagram mata di atas menunjukkan distorsi kualitas sinyal kecepatan penuh dari ujung paket, tetapi masih dalam spesifikasi. Ketika impedansi mode umum meningkat, distorsi ini akan meningkat, jadi Anda harus menguji efek dari mode umum tersedak pada kecepatan penuh dan kualitas sinyal kecepatan tinggi.

Panduan Desain Platform USB Kecepatan Tinggi

Catatan: penyaringan tambahan dapat dicapai dengan menggulung 4 kabel melalui manik ferit pergantian tambahan. Seperti halnya penggunaan manik-manik ferit di jalur sinyal, harus diperhatikan untuk memastikan bahwa pensinyalan memenuhi waktu naik dan turun, terutama pensinyalan EOP. Pemberian sinyal EOP berakhir tunggal dan mungkin sangat dipengaruhi oleh satu manik, yang bertindak sebagai filter mode biasa saja.

Pedoman Desain Intel EMI untuk Komponen USB

endolit
sumber
2
+1 itulah pengalaman saya juga. Mode umum tersedak akan menurunkan sinyal. Seperti pingswept menyebutkan, Anda harus memasukkan jejak kaki untuk choke (dan juga perlindungan ESD!); Anda dapat selalu tidak mengisi komponen tersebut selama perakitan jika tidak diperlukan.
ajs410
1
@ ajs410, saya pikir menambahkan tapak dan tidak mengisi meningkatkan kemungkinan kebutuhan karena Anda hampir akan menjamin ketidakcocokan ekstra di lokasi pad.
Kortuk
Apakah Anda benar-benar mendapatkan EMI ekstra dari pad yang tidak memiliki topeng solder, tetapi sebaliknya tidak membuat rintisan pada jejak?
ajs410
1
Iya. Sebenarnya, masalah utama, dan alasan Anda memerlukan choke mode biasa adalah karena kemampuan kabel USB untuk meradiasi. jika sinyal memasuki papan Anda, bertabrakan dengan ketidakcocokan, sinyal yang dipantulkan akan melintasi kabel lagi, memancar. kapan pun Anda memiliki kabel panjang adalah saat Anda ingin melakukan yang terbaik untuk meminimalkan refleksi memasuki koil. Alasan Anda menambahkan choke mode umum adalah karena besarnya jumlah EM yang dihasilkan oleh arus mode umum dibandingkan dengan mode diferensial. Tapi, meskipun mode choke yang umum seharusnya tidak mempengaruhi mode diferensial, ada ketidaksempurnaan.
Kortuk
6

Ada kemungkinan besar bahwa choke tersebut termasuk dalam papan Gumstix karena mereka harus lulus uji emisi FCC Title 47 CFR Part 15 untuk radiator yang tidak disengaja untuk menjual perangkat mereka.

Anda mungkin tidak peduli tentang itu, tetapi jika itu untuk produk komersial saya pikir lebih murah untuk menambahkan choke sekarang dan kemudian menghapusnya jika Anda menemukan itu tidak diperlukan.

pingswept
sumber
3

Jika produk Anda duduk "mengambang" pada kabel USB, mode umum choke mungkin tidak diperlukan.

Namun, jika perangkat Anda terhubung secara elektrik melalui jalur lain yang dapat membentuk loop kembali ke tempat asal kabel USB Anda, Anda akan berpotensi untuk secara induktif mengambil atau menghasilkan suara yang dapat mempengaruhi kinerja produk Anda, atau produk lain yang terpasang. untuk itu. Pada titik itu, Anda akan perlu tersedak.

Toybuilder
sumber
0

Ya, saya akan merekomendasikan menggunakan choke mode umum. Ini membantu dengan EMI tetapi seperti semua orang katakan, Anda akan memiliki sinyal yang rusak. Jika Anda tidak membutuhkan choke, cukup tambahkan kabel jumper.

Kellenjb
sumber