Treiberimpedanz Digitaltechnik

Hallo,

ich erstelle mir gerade ein Layout mit einem LPC2214. Das ist der erste Prozessor mit echtem paralellen Speicherinterface den ich selber verbaue.

Nun will ich alles richtig machen und den Bus impedanzrichtig planen. Ich habe also in das Datenblatt geschaut und nach einer Treiberausgangsimpedanz ausschau gehalten. Habe leider nichts gefunden. Mir ist durchaus bewußt, dass mir die Ausgangsimpedanz eigentlich reichtlich egal sein kann wenn ich paralell terminiere. Aber es interessiert mich ja schon ob der Treiber die Kapazitäten der Perepherie schnell genug laden kann.

Und wenn jemand eine Serienterminierung vornimmt wäre es ja schon von großenm Wert die Ausgangsimpedanz zu wissen.

Mit den Informationen die ich bis jetzt habe kann ich mir nur eine günstige Leiterbahnbreite aussuchen, die Impedanz berechnen und, in der Hoffnung die Speicher etc. habe eine große Impedanz gegenüber der Leitungsimpedanz, paralell terminieren.

Das Datenblatt gibts unter:

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Interessant wird es ab Seite 29. Kann man evt. aus dem Kurzschlussstrom der "Standard Port pins" etwas abschätzen? Also 3.3V/50mA=66 Ohm. (Und darauf hoffen, dass der Treiber der Standard Port pins den Treibern des Businterfaces gleicht?)

Vielen Dank, Martin Laabs

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Martin Laabs
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Hallo Martin,

...

IMHO läuft der bis 60 MHz und an der Peripherie langsamer. Selbst wenn... Wie groß willst Du denn Deine Platine machen? Bei den Leiterbahnlängen, die Du verwenden wirst, wird die Impedanz Deiner Leitung so was von egal sein. Deswegen hat sich auch bei Philips keiner die Mühe gemacht, das herauszufinden. Dementsprechend wird Deine Terminierung eher mehr Stress machen, als sie Dir helfen wird.

Just my 2 ct

Marte

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Marte Schwarz

Es wird aber auf jedenfall Reflexionen geben, selbst wenn die nicht unbedingt die Funktion stören. Aber ich möchte ja auch nicht wilde Abstrahlungen von dem Bus. Und ob ein schneller SRAM nicht doch auf einen reflektierten Impuls reagiert will ich ehrlich gesagt gar nicht wissen.

Warum sollte sie mir Stess machen? Die Leitungsimpedanz kann ich ja genau genug bestimmen und wenn ich sie am Ende paralell terminiere kommt es zu keiner Reflexion.

Viele Grüße Martin L.

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Martin Laabs

Hallo Martin,

Kenn ich nicht, das folgende ist also Glaskugelmodus.

Dann ist das entweder ein schlechtes Datenblatt oder wie bereits angemerkt aufgrund der Taktfrequenz in der Praxis kein wirkliches Problem.

Bei paralleler Terminierung muss der Ausgangstreiber auch die entsprechende Leistung aufbringen koennen.

Wenn du nichts von Philips in Erfahrung bringen kannst (gibt es vielleicht ein Referenzdesign), dann kannst du davon ausgehen, dass die Ausgangsimpedanz niederohmig ist und du fuegst Serienwiderstaende direkt an den Ausgangspins ein. Wenn unbedingt erforderlich, kannst du dann mit diesen die Ausgangsimpedanz an die Leitungsimpedanz anpassen. Wenn du wirklich korrekt terminieren willst, kommst du ums messen und ausprobieren auf deinem Prototyp eh nicht herum.

Wohl eher nicht. Der Kurzschlussstrom ist wohl eher durch maximale Verlustleistung statische Strombegrenzung bestimmt. Bei einem OP ist der Kurzschlussstrom auch begrenzt, nichtsdestotrotz ist die Ausgangsimpedanz sehr viel niedriger als Ausgangsspannungshub dividiert durch Kurzschlussstrom.

Gruss Klaus

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Klaus Bahner

"Martin Laabs" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@news.dfncis.de...

Hallo Martin,

Bei diesem Speicherintreface terminiert man überhaupt nicht, wenn man so schwache Ausganstreiber hat. Sollten deine Busleitungen aber 0,5m lang sein, dann müsstest du in der Tat darüber nachdenken eine Serienterminierung einzubauen. Eine statische Parallelterminierung ist bei diesen schwächlichen Treibern unmöglich. Das einzig mögliche wäre dann entweder nur R in Serie am Ausgang oder R-C als Abschluss. Wenn dein Bussystem längere Leitungen hat, dann kannst du ja zur Sicherheit Serien-R(Array) einbauen um damit zu experimentieren.

Aha, jetzt also Serienterminierung.

Du mußt die Eingangskapazität zur Leitungskapazität hinzuzählen. Daraus kannst du dann eine korrigierte Impedanz berechnen. Wenn die Speicher-ICs dicht nebeneinander liegen, dann ist die Summe der Eingangskapizitäten praktisch schon so groß wie die Leitungskapaziät. -> Z=Z_0*0.7

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Das ist der max. Strom, sozusagen der Kurzschlussstrom. Aus den 66 Ohm können wir nur schätzen, daß der Ausgangswiderstand auch kleiner 66Ohm sein kann. Die Betonung liegt auf kann.

Eine Zahl die man aus dem Datenblatt für die Impedanz nehmen kann:

0.4V bei 4mA

--> Rout_max=0.4/4=100 Ohm Also ist der Ausganswiderstand kleiner gleich 100 Ohm.

Hoffentlich, denn das Datenblatt kennt nur Portpins.

Die 4mA und 0.4V entsprechen in etwa der Spezifikation von 74HC-Gattern, z.B. 74HC00.

Gruß Helmut

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Helmut Sennewald

Nein, zu Fehlfunktionen wird es bei typischen Frequenzen und Boardgrössen nicht kommen - wegen der geringen Signallaufzeit am Board

- selbst die 4fache Laufzeit bei Multireflexionen spielt keine Rolle - zudem ist da ja dann auch die "Höhe" der Störung schon sehr gering.

Etwas ganz anderes ist aber die EMV-Seite. Klar strahlen Busleitungen, vor allem wenn sie von einem niederohmigen Treiber mit grosser Flankensteilheit getrieben werden.

Wir haben daher direkt an der CPU und direkt am Ausgang des Adress-Latches (mux'ed Adressen/Datenbus) Serienwiderstände (22Ohm) in den Busleitungen. Das verbessert das Abstrahlverhalten nachhaltig.

Nope. Du kennst die dynamischen (Aus- und) Eingangsimpedanzen deiner Bausteine nicht. Ergo wird es auch keine "richtige" Leitungsimpedanz geben, die du terminieren kannst. Parallel zur Leitungsimpedanz liegt ja der Eingangswiderstand, eine getrennte Betrachtung ist wegen der kurzen Leitungslängen unzulässig). Da helfen nur Erfahrungswerte. Deshalb 22Ohm. ;-)

Heinz

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Heinz Liebhart

Das ist mal ein Wort. Wie habt ihr dann die Leiterimpedanz gewählt? Leistungsanpassung, also auch 220Ohm? Denn dann kommt ja erst die halbe Spannung an und erst etwas später den volle Pegel. (Wenn ein Baustein in der Mitte vom Bus liegt).

Ich habe es ja mit digital nicht so. Aber ist es von der Leitungs- theorie nicht reichlich egal wie die Ausgangsimpedanz gewählt ist? (Ich erinnere an den PA Thread). Wenn es am Ende ordentlich terminiert ist gibt es ja keine rücklaufende Welle die an einem nicht angepassten Eingang reflektiert werden könnte.

Wäre es nicht sogar schädlich eine Leistungsanpasung vorzunehmen? Denn dann hätte ich ja nur den halben Pegel zur Verfügung. (Und eine Microstrip mit 20 Ohm wird auch recht breit).

Ich hätte die Eingangsimpedanzen von den Bausteinen erst mal als unendlich betrachtet. Und selbst wenn nicht wird die Impedanz doch sicher mehr als zehn mal die Leiterimpedanz betragen. Dann hätte ich kein schlechtes Gewissen sie zu vernachlässigen.

Werde ich wohl so machen müssen. Aber der halbe Pegel der ja eine Weile auf dem Bus anliegt stört mich etwas. Das ist ja komplett im verbotenen Bereich der Eingangsbuffer.

Tschüss Martin L.

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Martin Laabs

Irgendwie habe ich etwas nicht verstanden: Bei Leistungsanpassung gibt es keine "halbe Spannung an und erst etwas später den volle Pegel". Was meinst Du damit? Und wieso spielt es eine Rolle, wo eingespeist wird?

Norbert

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Norbert Hahn

Mein Gedankengang war folgender: Eine leerlaufende Leitung mit der Impedanz Z wird von einem Generator mit der Spannung U und dem Innenwiderstand Z* gespeist. Nach der Leitungstherorie wird sich nun beim Einschalten ein Strom von U/(2*Z) ergeben. Das entspricht einer Spannung von U/(2*Z)*Z=U/2. Nach der Laufzeit tau wird die Welle am Ende der Leitung reflektiert weil ja keine Terminierung vorhanden ist. Die Rücklaufende Welle hat die selbe Amplitude und erst wenn diese wieder am Generator ankommt ist die Spannung auch am Anfang der Leitung U.

Wenn man also nur *ein* Perepheriebaustein *am Ende* vom Bus anschließt ist das kein Problem weil die Spannung am Ende der Leitung sofort von

0 auf U springt. Ist der Baustein hingegen irgendwo in der Mitte bekommt er erst was von der hinlaufenden Welle mit (also U/2) und danach auch was von der Rücklaufenden. In der Zwischenzeit liegt am Eingangsbuffer also eine Spannung von U/2 an und beide Transistoren leiten. Das führt zu einem hohen Querstrom den ich nicht haben will.

Wenn ich die Leitung paralell terminiere *und* die Ausgangsimpedanz vom Treiber gleich der Leitungsimpedanz wähle ist der Eingangswiderstand am Anfang der Leitung gleich der Leitungsimpedanz/Abschlussimpedanz. Es gilt dann der Spannungsteiler und ich erreiche (immer) nur die Hälfte der Leerlaufspannung.

Wenn ich da irgendwo einen Denkfehler habe würde ich mich freuen.

Tschüss Martin L.

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Martin Laabs

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focus.ti.com/lit/an/szza008/szza008.pdf

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MaWin

Das ist ganz interessant. Aber du hast nicht geschrieben was dein Motiv war es zu posten. Ist denn mein Posting irgendwo falsch? Das Bergeronverfahren finde ich dort aber gut erklärt. Wenn man im Web danach sucht findet man es kaum.

Oder war es wegen Helmuts Posting die Ausgangstreiber könnten denen von 74HC Gattern gleichen?

Tschüss Martin L.

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Martin Laabs

"Martin Laabs" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@news.dfncis.de...

Mehr Erklaerung zu deinem Ansatz.

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MaWin

Hallo Martin,

oder auch weniger oder auch .. je nach Abschlußimpedanz

Über welche Leitungslängen reden wir denn hier? Selbst, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle nur bei 0.8 C sein sollte sind das auf Deine x0 c doch nur einstellige ns. Die ist Dein Signal ohnehin in Vielfachen unterwegs von 0 nach U.

Das setzt dann zur Konsequenz, dass Du alle Ausgangstreiber mit der doppelten Spannung betreibst. Viel Vergnügen... Scheint mir nicht so die gängige Technik am Markt zu sein.

Vieleicht hab ich ja was überlesen, aber ein ARM7 Derivat würd ich ohne spezielle Buffer nicht über allzulange Leitungen anschließen und im Bereich weniger cm mach ich mir da keine Sorgen über ns Verzögerungen. Das macht erst bei mehreren 100 MHz langsam Sinn.

Marte

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Marte Schwarz

"Martin Laabs" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@news.dfncis.de...

Hallo Martin,

Am Ende dieser Appnote sind Screenshots des Ausgangssignals beim Treiben einer 50 Ohm Leitung. Wie man sieht, schafft ein

74HCxx kein Überschwingen. Also braucht der auch keinen Serienwiderstand wenn der Wellenwierstand, inclusive der Eingangskapzitäten, ca. 50 Ohm oder kleiner ist.

Schau dir mal diesen Schaltplan an.

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Gruß Helmut

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Helmut Sennewald

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