Bükümlü çift kablo yerine PCB izlerinde CAN Veriyolu - dikkate alınması gereken noktalar
Mevcut projelerimden birinde (kablo yok) sistemde maliyetten tasarruf etmek için CAN kablosunu ortadan kaldırmak ve PCB'ye izler eklemek istiyorum (konektörleri + 1 çift saplamayı CAN'a bağlamak için soldan sağa bir çift) Her panodaki alıcı-verici). Yine de, serbest Pinli bir konektörle bağlanan sürekli bir PCB zincirine sahip olduğum için, bunu yapmak oldukça makul görünüyor. CAN'ı oldukça düşük bir hızda (125kbit / sn) uygulamayı planlıyorum.
Her bir PCB kabaca şöyle görünür:
Sistem buna benzer şekilde kurulur ve yaklaşık 50 m uzunluğundadır!
Birkaç başka soru (örn. Burada , burada ve burada ) ve makaleler ve uygulama notları ( bu , bu ve bu gibi ) okudum . Ama tam olarak anlamaya yakın değilim.
Bunun için birkaç sorum var:
Birincisi, iletim hattı empedansı ile ilgili.
- 120Ohm standardı, her CAN_H ve CAN_L için diferansiyel empedans mı yoksa tek uçlu mu?
- 4 katmanlı bir kartta 120Ohm empedansa nasıl ulaşılır? ( JLCPCB standart 4 katmanlı yığın kullanıyorum ve hesap makinesi ile tek uçlu için 120Ohm'a ulaşmıyorum ve diferansiyel için yalnızca 3.5mil iz + 4mil aralıkla yaklaşıyorum - ki bu mutlak minimum değerlerine yakın).
- 120Ohm'a ulaşmak için veri yolu izlerine ekstra bileşenler ekleyebilir miyim / eklemeli miyim?
Ekranlama ile ilgili olarak:
- Empedans konusuna rağmen, CAN spesifikasyonunda blendajlı bükümlü çift kablo önerilir. Bu durumda CAN hatlarını iç katmanlardan birine yönlendirmeli ve üstte, yanında ve altında bir GND düzlemi ile korumalı mıyım?
Bükümlü çift ile ilgili olarak:
- PCB üzerindeki izleri bükülmüş bir çifte benzer şekilde modellemek mantıklı olur mu (örneğin, bunun gibi
Genel olarak sorular şu şekilde özetlenebilir:
4 Katmanlı bir PCB'de uzun CAN izleri için hangi katmanda hangi iz genişliği, aralık bana en iyi sonucu veriyor ve bunu nasıl koruyabilirim?
Yanıtlar
CAN veriyolu ile özel olarak tasarlamadım, ancak USB diferansiyel çiftleri ve WiFi (2,4 Ghz) tek uçlu iletim hatları uyguladım.
Probleminiz klasik bir diferansiyel iletim hattına benziyor. 125kbit / sn oldukça bağışlayıcı olmalıdır. 1 Mb / sn daha zordur.
4 katmanlı bir kart lüksüne sahipseniz, CAN sinyallerini kesinlikle iç katmanlara yönlendirin. Bu size blendajlı bir kablo eşdeğerini verecektir. Dış katmanlar zemin veya güç düzlemleri olmalıdır. Yer ve güç uçakları, ekranlama amaçları için kabaca eşdeğer olmalarını sağlayacak şekilde, birbirlerine kapasitif olarak bağlanmalıdır.
"Bükülmüş" bir çift oluşturmak için izleri çaprazlama yapma fikriniz ilgi çekicidir, ancak bunun size daha fazla baş ağrısına neden olacağından şüpheleniyorum: 1) her bir yol için sinyal yansımaları 2) her gömülü yol, kart üretimi için potansiyel bir kusur noktasıdır. # 2, pansiyonunuzun kalitesine bağlıdır. Geleneksel bir diferansiyel çifti uygulardım (Zo = 120ohms).
İletim hattı aralığını hesaplamak için, Satürn PCB'nin araç setinin oldukça yararlı olduğunu buldum: http://saturnpcb.com/pcb_toolkit/ 120 karakteristik empedansınıza ulaşmak için muhtemelen daha geniş izlere ihtiyacınız olacağını not edeceğim.
Bu TI belgesine göre, kablo uzunluklarındaki bir uyumsuzluk CAN veriyolunda yansıma sorunlarına neden olabilir. https://www.ti.com/lit/an/slla279a/slla279a.pdf.
Verici uçta ve veriyolundaki son alıcıda 120ohm sonlandırma dirençleri (can veriyolu hatları boyunca) sağlamayı unutmayın.
Konektör: kontaklar temiz olduğu sürece iyi durumda olmalıdır. Can bus pimlerini diğer yüksek hızlı pimlerden arada bir topraklama pimi ile ayırın. Şahsen, devre kartları arasındaki kabloya geri dönmeniz gerektiğinde lehim pedleri veya bir CAN konektörü de dahil edeceğim. Öyleyse, 0 ohm dirençleri ana konektördeki CAN hatları ile seri olarak koyardım. Bu size konektördeki CAN hatlarını devre dışı bırakma ve kabloya geri dönme esnekliği verecektir. Devre kartını yerleştirirken bir B planı tasarlamak ucuzdur.
İz genişliği ve aralığı, PCB yığınınıza bağlıdır. Saturn PCB'nin araç setini "Diferansiyel Çiftler" sekmesi ile kullanın.
Şunun gibi bir yığın kullanırdım
L1 = Toprak, L2 = sinyal / iletim hatları, L3 = Güç, L4 = sinyal veya
L1 = Toprak, L2 = sinyal / iletim hatları, L3 = sinyal, L4 = Güç.
Diğer katmanlarda bakır dolgunuz varsa, bunları dikiş yoluyla zemine bağlayabilirsiniz. Yüksek hızlı sinyalleri, bir toprak dolgusu (koruma) ile ayrılmadıkları sürece, diferansiyel çift ile paralel olarak yönlendirmeyin. Yüksek hızlı sinyallerin bitişik katmanlarda kesişmesi gerekiyorsa, bunları dik yapın.
Diferansiyel hatları düzenlemek için, bunları bükülmüş çift teller gibi TASARLAMAMALISINIZ ... Bunlar, indüktör gibi davranır ve herhangi bir yön değişikliği normalde yansımalara neden olur. Öyleyse istediğiniz ve optimum olan, basit bir düz çizgidir.
Normalde diferansiyel çizgileri yan yana düzenlersiniz (eğer gevşek bağlantı yapmazsanız ... bu da bazı durumlarda işe yarar), 90 ° dönüş YOK, her iki izi de aynı uzunlukta (neredeyse) ve kısa saplamalar ( Bazı cm'den bahsedebilir miyiz - değerleri standartta bulabileceğinizi düşünün). Çizgiler arasındaki mesafe ve izlerin genişliği hesaplanmalıdır, bu nedenle pcb malzemeniz ve katman kalınlığınız ile gerekli 120Ohm empedansını korursunuz ...
Deneyebilirsin https://sourceforge.net/projects/atlc/ veya http://www.hdtvprimer.com/KQ6QV/atlc2.html diferansiyel iletim hatlarını hesaplamak için.
Kicad ayrıca bir İletim Hattı Hesaplayıcısı veya eski http://www.hp.woodshot.com/ HP AppCad ... Normal programlanabilir hesap makineleri için bile şeyler bulabilirsiniz.
LVDS gibi çok daha karmaşık sistemler için kurallara uyuyorsanız, CAN sizi asla yarı yolda bırakmamalıdır - çok zorlu ortamlarda bile oldukça sağlamdır.
https://www.ti.com/lit/an/snla302/snla302.pdf
Kontrol etmedim ama hatırladığım kadarıyla bu rakamlar TAMAM. Belli bir Busspeed için Busline'ın uzunluğuna ve bir saplamanın uzunluğuna sahipsiniz ... bir PCB'de tahmin edin CAN ile asla sorun yaşamazsınız
- 1 MBit / sn 40 dk 0,3 m
- 500 kBit / sn 100 m 0,8 m
- 250 kBit / sn 200 m 1,5 m
- 100 kBit / sn 500 m 3,0 m
- 57 kBit / sn 1000 m 5,0 m
- 38 kBit / sn 2000 m 7,0 m
Not: Mr_Engineer'in belirttiği gibi: Sonlandırmanız gerekiyor. Ama her iki uç da (bu gerçek bir veriyolu yani herhangi bir düğüm dinler ve iletir)! her ikisi de 120 Ohm ile (dc'de 60Ohm, ancak Otobüsün orta / hakim Frekansı için 120Ohm ...) - sadece bir tarafı sonlandırılmış bir ürünümüz var ve 20m'den fazla hat uzunluğu için çalışıyor, ancak sonra yapmanız gerekir değerleri değiştirin. Standartta kalın!