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[参考译文] THVD8000:滤波器尺寸和体验

Guru**** 2386270 points
Other Parts Discussed in Thread: THVD8000
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1281761/thvd8000-filter-size-and-experience

器件型号:THVD8000

团队、

我的客户在新设计中使用 THVD8000。 只需覆盖大约10米长的电缆。
它们的滤波器应尽可能小且重量轻。

我们是否有相关指南?
数据表滤波器似乎用于更长的电缆、并且可能会减少滤波器数量。

谢谢

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    您好、franziskus:

    我假设您所说的是标准 THVD8000应用中的 LC 耦合网络-如果情况并非如此、请更正。  

    (即上述简化电路中所示的电容器和电感器)  

    电容器和电感器尺寸在很大程度上取决于3个系统参数:

    1. THVD8000的调制频率-应至少为10倍数据速率、电感和电容根据频率确定大小。 调制频率是该设计的一个重要贡献因素、因为用于调整电感器和电容器大小的主要公式取决于 THVD8000的调制频率。  

    2.电源线的电压和电流 输入电压将影响电容器大小、因为我们建议电容器上的额定电压是预期电压的2倍、以避免降额-假设您的客户使用的是通常使用的陶瓷电容器。 电感器尺寸将受到流经它们的电流的影响–需要更大的电流–更大的电感器。 电流还可使电感器降低有效电感饱和-电感器有效电感是在应用运行时真正重要的因素。

    3.如果总线已端接或未端接-基本上当总线具有两个终端节点(开始和终端节点)时 使用120欧姆电阻器在 A 和 B 之间端接-这几乎总是必需的- 从 A 到 AC GND 或从 B 到 AC GND 的等效阻抗需要为375欧姆 (从 A 到交流 GND -我们考虑电源正极端子交流接地、因为假设有大容量电容-如果您的客户使用的是交流电源-您需要添加大容量电容、以便允许 A/C GND 用于高 频率调制信号、但允许功率通过)。 如果系统未端接、则从 A 或 B 到交流 GND 的阻抗只需60欧姆。  

    这是未端接总线的问题-如果总线时间过长、您将遇到由于反射而导致的 SI 问题。 THVD8000 (以及任何 RS 485)有三个主要的能量分量需要观察、即转换速度(最高限制)、基频和谐波(我们假设它是奇数信号、因此我们实际上只关心第3、第5、第7和第9谐波)。  

    您将开始看到转换周期的能量、这些能量反映的是未端接总线长于 L = 1/10 * t_transition (数据表中最小的)* Vp; 其中 Vp 是光速的一小部分的相位速度-很常见的情况是78%。因此对于 THVD8000、在发生反射之前大约将是234mm -因此对于10m 应用、将视为长距离 总线并且应该端接-这不包括其它频率元素-但是根据调制频率、这可能会变得更糟-如果您尝试最小化耦合组件比 f_mod 要更好= 5MHz 将是最佳选择、这将开始反映在4.6m 左右-因此<10m 这些概念。 该设备几乎不可能获得"队列总线"、因为其转换时间短、且其频率内容远高于实际数据速率。  

    综上所述、方程基本上是   

    请注意、这些公式与数据表中的公式略有不同、因为数据表假设线路上不会有很多 THVD8000、并且没有考虑它们-但在更高的负载下、它们将影响总线-这是唯一的区别、并且节点数很小时、它们 基本上给出相同的答案。  

    电容式触控界面 L_min_terminated 和 C_min 将为您提供最小的  所需的有效电容和电感 -请注意,这些等式不考虑从其他系统参数(即功率)降额,所以将这些值视为应用降额后所需的值。 此外、这些公式还假设没有其他无源器件加载总线-保护二极管等器件可以根据其电容大小或是否存在任何也会影响总线负载的偏置电阻器来加载总线。  

    本质上、在10m 的测试环境下、您应该能够通过增加5MHz 的调制频率来最大程度地减少滤波组件-但其他系统参数也可能会影响其最终尺寸。  

    如果您有任何其他问题、请告诉我、我会看看我能做些什么!

    此致!

    帕克·道德森  

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    Parker、  

    非常感谢您的详细回复!

    因为您提到总线负载、所以它们将有1个主机和18个总线上负载。

    "我不会骗你的。"

    此致
    弗兰齐斯库斯

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    Parker、

    我有一些跟进问题:

    • 公式中的 R_in 是什么以及如何确定它?
    • 什么是 t_transition (数据表中最小值)? 我在数据表的哪里可以找到它?

    供您参考:它们将以最高的数据速率工作。 115kbit/s。 且最小 f_mod = 1MHz (希望进入5MHz)

    反射不取决于电缆的比特率与长度? 根据 TI 的一篇文章、请参阅 https://e2e.ti.com/blogs_/b/analoguewire/posts/rs 485-basics-why-terminal-is必 填项以及如何正确操作

    他们不需要端接、对吗?

    此致

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     您好、franziskus:

    1.) 很抱歉、我没有解释过-因此 R_in 是差分接收器的输入阻抗-是 A 或 B 与 GND 之间的阻抗值。 我们使用了与其他 RS -485器件类似的快捷方式、其中假定1/8单元负载 的最小 Rin 为96K -严格来说并非如此、因为真实定义的输入为12V。1/8单元的最小输入阻抗为96K - 但我们仅使用96K、尽管通常情况下它会比大多数操作中的更高。  

    一般而言:

    1单位负载时 Rin = 12K;1/2单位负载时为24K;1/4单位负载时为48K;1/8单位负载时为96K。  

    或者、您也可以查看输入总线电流和测试电压来确定数据表中更"正确"的值-但在大多数应用中、您不需要这么深。  

    2)。 T_transition -似乎我们在本数据表中将其命名为上升/下降时间 (根据您查看的 RS -485数据表、它将是下降/上升或转换时间-我们在公式中指定转换、因为它是上升或下降中的最短-但在 RS -485中、我们将其保持为1规格。

    对于这个器件、它将是我们指定的最小值10ns -所以这是建议使用的值。 选择何种调制频率均无关紧要。这始终是转换时间。  

    3) 3)位速率对于大多数 RS -485都很重要-但它稍微复杂一点、我认为您列出的博客是简化的- THVD8000由于其调制方案、还增加了其他复杂性

    3.1.位速率很重要、因为我们可以将其转换为一个频率、并估算最坏情况下的交流性能、因为基频通常等于位速率除以2。 大多数信号能量会出现在这里-对于反射、需要考虑这一点很重要。 对于 THVD8000 -调制频率更重要-因为逻辑0以 F_MOD 频率的脉冲序列传输-因此对于每个零点、线路上都存在一个高频数据突发-这些数据突发需要受到保护、并且会产生影响 总线长度比 THVD8000的数据速率短得多。   

    3.2.但是,如果不包括转换或谐波的能量,则会丢失可以反射的能量带。 本质上-可将数据流视为梯形脉冲序列-即具有非零转换时间的脉冲序列。 转换时间是高频的、因此它们将在比基频更短的电气长度下发生反射。 这个转换能量是最早反映出来并且仍然对系统有负面影响的能量-所以不能忽视。 如果您正确端接系统、那么反射就没有那么大问题了。 该器件对于未端接存根长度非常重要-在 RS 至485中、只有两个终端节点被端接-每个其他节点只能通过 L = t_t/10 * Vp 偏离主总线、否则它们将加载并反映 主总线能量。  

    因此位速率基本上很重要-但转换时间有一点重要、因为它们将出现在较短的总线长度上、而这些总线长度会从基波反射-即、如果您针对转换时间反射进行设计、您不会看到任何其他类型。  此外、由于 THVD8000的调制方案、数据速率不是总线上的"基础"频率-这将是 fmod、因此应将 fmod 视为基本频率-数据速率会产生影响、但会造成很大影响、 比调制频率影响+转换时间影响小得多。  

    您的系统肯定需要端接-在大多数情况下,您将开始在1/4米处反射;如果您在1米处,我不会太担心-但在10m 处,您很可能会有一些反射。 我建议他们为电阻器放置一个焊盘、然后他们可以测试以查看数据是否足够干净-如果不足够、他们会添加电阻器。 最安全的做法是、只需添加它-但他们希望尽量避免-我仍然准备好一个焊盘、因为我在10米处没有看到很多系统不需要端接。  

    此致!

    帕克·道德森。

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    谢谢帕克!

    是否允许每个 THVD8000具有不同的电源电压(3.3VDC 至5VDC)? 例如、在一个 PCB 上、THVD8000由5VDC 供电、而在另一个 PCB 上、则由3.3VDC 供电、并且两个 PCB 都通过 OOK 调制相互通信。

     所选输入(电源)电压是3.3VDC 还是5VDC 对调制信号的振幅造成影响? 效率是否会影响所选电源电压? 如果需要、则选择哪个电压可以实现最高效的运行?

    此致

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

     您好、franziskus:

    1.是的、一个 THVD8000的电压为3.3V、一个为5V、这不会阻止差分总线上的两个器件之间进行通信、可以这样做。 在3.3V 下运行的 THVD8000将具有更差的电气性能(典型驱动强度较低(两个电源电压 范围都将达到最小 VOD)-即您可能需要预计器件的运行会偏离数据表中规定的典型性能 (因为这通常是在5V 电源下完成的)-但最终它仍将受到数据表上列出的最小值/最大值条件的限制。  在正常运行期间、总线引脚预计高达-7V 至12V -因此不应发生损坏。

    2.电源电压为3.3V 时,振幅小于5V 电源电压的幅值。 根据非常粗略的近似值、您更有可能在3.3V 电源下看到大约2.1V 至2.2V 的典型电压。

    本质上、收发器的输出级与标准 RS 至485器件相同 -因此、在驱动时使用近似的 A/B 引脚阻抗  

    该值约为7.7欧姆-通过以下公式推导出:

    VOD = VCC - 2*(VF +I_DIFF*R_ON)

    其中 VF 近似为0.3V、VOD = 3.5V (源自数据表)、VCC = 5V、I_DIFF = 3.5/60 (源自 VOD)= 58.3mA

    当求解 R_on 时、发现 R_on = 7.7欧姆。

    求解后、您可以使用以下公式近似计算 VCC = 3.3V 时的 VOD:
    VCC - 2* VF =(RT+2+R_on)*I_DIFF;

    其中 VCC = 3.3V、VF = 0.3V、RT = 60、R_ON = 7.7  

    求解 I_DIFF 得到35.8mA -和 VOD = I_DIFF * RT = 35.8mA * 60 = 2.149V

    这是假设 RON 保持不变-这很可能不是绝对正确-但如果使用3.3V 电源、它应该是一个良好的近似值、因为数据表的结构本质上、3.3V 器件实际上只受最小值/最大值条件的限制-因此、任何 设计中应考虑最坏的情况、以缓解 使用3.3V 电源引起的任何问题。  当我们在内部对器件进行建模以便快速进行近似计算时、使用了上述方法-因此对于大多数应用而言、这应该是可以的。  

    在效率方面-很难直接表述、因为我们实际上并没有指定哪一种最高效;您可以在提供更高功率的器件上使用更多功率、因为输出驱动强度直接与 VCC 有关。 开关损耗( 无论电源如何、在更高的调制频率下都将消耗更多功率)  VCC = 5V 时的值更大-但我认为效率变化不大-不同电源的功率损耗与电源输入之间的关系应相似-但实际功耗会随着电源电压的增加而增加。 话虽如此、器件在 VCC = 5V 时功能最佳、但任何具有宽电源电压的 RS 至485器件都会发生这种情况- 5V 始终具有最佳的性能-但3.3V 将正常工作。

    如果您有任何其他问题、敬请告知!

    此致!

    帕克·道德森