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[参考译文] TXU0304：关于~0.8m 距离上 SPI 的使用建议

admin
Guru**** 1626620 points
Other Parts Discussed in Thread: LM311, SN74HC86, SN74LV86A, TXU0304, SN74HCS125, SN74LVC2G86, SN74HCS86, LM393LV, LM339LV, TMP144
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/logic-group/logic/f/logic-forum/1296210/txu0304-suggestions-on-use-for-spi-over-0-8m-distance

器件型号：TXU0304
主题中讨论的其他器件： SN74HCS125、 SN74LVC2G86、LM311 、SN74HC86、SN74LV86A 、 SN74HCS86、 LM393LV、 LM339LV、 TMP144

您好！

我们试图评估一种低成本选项、即 通过 SPI、通过 CAT6 STP 电缆以~500kHz 时钟频率运行、同时信号和时钟采用不同的对与接地配对、从而实现从单个远程传感器到单个主主机 MCU 的数据传输。 环境应 靠近风扇的 HVAC 管道、其中只有可能产生任何可见 E/M 噪声的电动机。 如果需要、我们可以将时钟频率进一步降低 至200kHz、但由于成本限制、无法使用差分驱动器。

我们想 在开始这些实验之前了解、TXU0304是否适合用于驱动单个 SPI 从器件在1m 以内的距离上以500kHz 或以下的频率传输数据？

我们是否可以使用现有的 SN74HCS125从主端驱动 SPI？

在给定的配置下、哪一种更适合。

如果有适合此用例的其他更好解决方案、请提供指导。

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    您已经有双绞线。 因此请考虑使用 LVDS。 或使用 SN74LVC2G86和比较器创建自己的差分协议。

    如果您真的想使用单端信号、那么您唯一的选择是添加低通滤波器来消除高频噪声、并在软件中添加错误检查功能。 TXU 和 HCS 同样适用。

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    您好， ，

    感谢您的反馈、对于 LPF 截止频率的选择有什么特别的建议吗？ 我们选择8倍截止频率。 此外、我们是否/应该在此配置中使用100欧姆端接电阻器？

    您能否分享有关基于 SN74LVC2G86 +比较器的自有差分协议建议的更多详细信息？  从实验和学习的角度来看、这听起来像是一种富有创意的实验方法、如果它在预算范围内有效、那将会令人惊叹！

    我面临的一个关键挑战是差分驱动器的成本、我们的用例重点关注对成本非常敏感的应用。 因此、理想的解决方案是可以在1m 距离内实现单端传输。 我(及我团队中的其他人)我们确保尽可能减少不带差分驱动器的长距离通信(我们在 BOM 中使用 AM26C3x 对)。

    从你的最终的所有指导方针将像往常一样,高度赞赏。

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    另一方面、从学术练习的角度而言、我想进行这种自定义的单端到差分转换。

    您能否就以下组件选择分享您的评论？  

    LM311 对定制单端到差动转换进行实验是不是理想选择？ 传播延迟为~115ns (典型值)

    此外、  SN74HC86 替代  SN74LVC2G86？

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    对于数字信号、大约8×是可以的。

    端接电阻应与电缆的特性阻抗匹配。 Cat6通常具有100 Ω。

    差分发送器输出两个彼此反相的信号。 这可以通过两个异或门来实现(这样可以最大程度地减小传播延迟偏差)。 您可能需要在发送器处添加串联电阻器以将电流限制在合理范围内(对于 LPF 也很有用)。 比较器接收器与端接电阻器的两端相连(差分电源实际上为比较器)。

    您可以使用任何异或门作为驱动器。 SN74HC86、SN74HCS86和 SN74LV86A 的成本大致相同。

    LM311耗电很大、而且价格并不便宜。 我建议使用 LM339LV/LM393LV 类似的器件(其速度足够快、可支持500kHz 的频率)。

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    您好、Clemens：

    您能否确认以下事项：

    • 除了通道数量外、SN74HS-125和365都是相同类型的线路驱动器和缓冲器、对吧？
    • 我们是否可以驱动高达200pF 的容性负载(数据表中提到的目标是低于50 pF)
    • 我们是否需要在电缆的两端安装它们以获得单向信号、例如在最大500kHz 的 SPI 下？
      • 什么是更好的用途-作为发送器或作为长(~2m)电缆单端信号的接收器？
    • 需要注意的任何其他关键注意事项-我们正在使用50Ω 端接电阻器来抑制
    • 我们正在为 CAT6电缆设计适当的阻抗匹配
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    TI__Guru**** 1626620 points
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    是的、'125和'365具有相同的电气特性。

    电容负载看起来像是短路、可能会超过输出电流的绝对最大额定值、即您可能需要添加限流电阻器。 (对于高达大约70 pF 的频率、这不是问题。)

    如果实际生成信号的器件的电气特性较差、则需要在发送器端使用一个缓冲器。 如果实际接收信号的器件无法处理电压或缓慢边沿、则需要在接收器端使用缓冲器。

    另请参阅 [常见问题解答]将逻辑器件的输出连接到50欧姆的传输线路时会发生什么情况？

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    您好、Clemens：

    使用 SN74HCS125时-我们是否可以并行使用多通道来增加有效电容驱动强度？

    我们必须将 TMP144传感器连接到 MCU UART、而且我们计划使用 SN74HCS125 (已在库存中)来提高驱动强度、并利用缓冲器的施密特触发输入进一步提高噪声复原能力。 此 UART 的最大波特率为5kbps。

    • 并行使用3个通道会有效地将缓冲器的驱动强度增加到210pF (假设每个通道70pF？)
    • 我们是否可以使用3个通道在一端进行传输、使用单个通道在另一端进行接收？
    • 我们计划使用33欧姆至50欧姆之间的阻尼电阻器来匹配电缆的特性阻抗、同时考虑缓冲器 Z
    • 建议任何分析计算(如果在记录的应用手册中提供)、以便我们可以用于使用这些缓冲器的所有未来参考
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    TI__Guru**** 1626620 points
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    是的、CMOS 器件的输出可并联使用。

    但是、仅仅通过阻尼电阻再次减小驱动强度没有意义。 对于5kbps、您不需要快速边沿、因此只需使用单个通道、其电阻足够大、能够限制电流(在3.3V 下、至少是68 Ω)。