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  • usb接口抗干扰特性普遍很差

    千次阅读 2012-08-28 11:31:14
    今天打了几个电话给usb开发板的销售商,得到的信息是usb接口抗干扰特性普遍很差,真是令人郁闷的结论。 也许是双绕组的共模电感能好一些。 ... 受到冲击就要重新插拔,当然了用硬件做模拟插拔也是个假手段。...

    今天打了几个电话给usb开发板的销售商,得到的信息是usb接口抗干扰特性普遍很差,真是令人郁闷的结论。

    也许是双绕组的共模电感能好一些。

    http://www.dz863.com/datasheet-84668263-SMTBL6560_Surface-Mount-Type-balun-Smtbl-6560-Type/

    受到冲击就要重新插拔,当然了用硬件做模拟插拔也是个假手段。

    也许是软件底层驱动才是正着,下位机挂起了也是个系统明确知道的事件,主机应当可以有办法唤醒从机的。

    真是郁闷。怎么办呢?

    有个深圳公司号称能够把usb用到500米,吹吧就,打了电话去咨询,结果公司都转型干别的了,看来也是个装货。

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  • 行业制造-电动装置-一种USB接口抗干扰驱动电路
  • 抗干扰磁环

    千次阅读 2019-10-30 20:43:43
    EMI吸收磁环/磁珠多股线缆上的EMI干扰抑制,包括电源线上的噪声和尖峰干扰,它同时具有吸EMI吸收磁环收静电脉冲能力,使电子设备达到电磁兼容(EMI/... 抗干扰磁环定义  电磁兼容性(Electromagnetic Compatibi...

    EMI吸收磁环/磁珠多股线缆上的EMI干扰抑制,包括电源线上的噪声和尖峰干扰,它同时具有吸EMI吸收磁环收静电脉冲能力,使电子设备达到电磁兼容(EMI/EMC)和静电放电的相应国际标准,使用时可将一根多芯电缆或一束多股线缆穿于其中。多穿一次可加强其效果。 通常用25MHz和的阻抗值来衡量磁环磁珠的吸收特性。

      抗干扰磁环定义

      电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备既不干扰其它设备,同时也不受其它设备的影响。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样,是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产,而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。

      抗干扰磁环的原理与作用

      数码设备传输线带有一根圆柱形的东西。这个是什么呢?是磁环,抗干扰磁环,或者说吸

      收磁环、铁氧体磁环。

      为什么要设置抗干扰磁环?电脑机箱内的主板、CPU、电源、及IDE数据线都工作于很高的频率状态下,所以导致机箱里存在着大量的空间杂散电磁干扰信号,而信号强度也是机箱外的数倍至数十倍!没有磁环的USB线在这个空间内没有采取屏蔽措施,那么这些USB线就成了很好的天线,接收周围环境中各种杂乱的高频信号,而这些信号叠加在本来传输的信号上,甚至会改变原来传输的有用信号,容易出现问题。

      为了提高传输速率及稳定性,也为了减小传输线在传送数据时对其他设备,如声卡的干扰,设计了静电屏蔽层。这个屏蔽层是由一个较薄的金属箔片或者是多股细铜丝编织成网状做成,应用的是静电场的表面效应原理。也就是将数据传送线的外表面包上一层金属膜,并将这个屏蔽层与机箱进行接地,就可以很好地将数据线与空间干扰信号隔离!

      吸收磁环,又称铁氧体磁环,常用于可拆卸的分离时磁环,它是电子电路中常用的抗干扰元件,对于高频噪声有很好的抑制作用,一般使用铁氧体材料(Mn-Zn)制成。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性,一般在低频时阻抗很小,当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。使正常有用的信号很好的通过,又能很好的抑制高频干扰信号的通过,而且成本低廉。 铁氧体抗干扰磁心特性

      铁氧体抗干扰磁心是近几年发展起来的新型的价廉物美的干扰抑制器件,其作用相当于低通滤波器,较好地解决了电源线,信号线和连接器的高频干扰抑制问题,而且具有使用简单,方便,有效,占用空间不大等一系列优点,用铁氧体抗干扰磁心来抑制电磁干扰(EMI)是经济简便而有效的方法,已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。

      铁氧体是一种利用高导磁性材料渗合其他一种或多种镁、锌、镍等金属在2000℃烧聚而成, 在低频段,铁氧体抗干扰磁心呈现出非常低的感性阻抗值,不影响数据线或信号线上有用信号的传输。而在高频段,从10MHz左右开始,阻抗增大,其感抗分量仍保持很小,电阻性分量却迅速增加,当有高频能量穿过磁性材料时,电阻性分量就会把这些能量转化为热能耗散掉。这样就构成一个低通滤波器,使高频噪音信号有大的衰减,而对低频有用信号的阻抗可以忽略,不影响电路的正常工作。

      EMI 吸收环 / 珠是一种用铁氧体制成的元件,是一种吸收损耗型元件。其特性表现为:吸收高频信号并将吸收的能量转化成热能耗散掉,从而达到抑制高频干扰信号沿导线传输的目的,其等效阻抗中电阻值分量是频率的函数,随着频率而变化。

      EMI 吸收环 / 珠有效频段为 2 1000MHz ,性能最佳频段则为 5 200MHz ,在此频段吸收阻抗维持为一个常数。

      EMI 吸收环 / 珠选择时要注意:通过电流大小正比于元件体积,两者失调,易造成饱和,降低元件性能,避免饱和的有效方法是将电源的两根线(正、负或火、地)同时穿过一个磁环。磁环在使用中还有一个较好的方法是让穿过磁环的导线反复串几下,一来可提高穿过环的面积,增加等效吸收长度,二来充分利用磁环具有磁滞特点,改善低端特性。 它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似。其电磁性能与添加金属成分以及烧结过程中的时间,温度与气体成分有关。分装式磁环,要尽可能选用内径较小的,长度较长的磁环,同时,磁环一定要紧紧包住电缆,即磁环的内径尺寸要与电缆的外径尺寸紧密配合。

      为什么要设置抗干扰磁环?

      电脑机箱内的主板、CPU、电源、及IDE数据线都工作于很高的频率状态下,所以导致机箱里存在着大量的空间杂散电磁干扰信号,而信号强度也是机箱外的数倍至数十倍!吸收磁环,又称铁氧体磁环,常用于可拆卸的分离式磁环,它是电子电路中常用的抗干扰元件,对于高频噪声有很好的抑制作用,一般使用铁氧体材料(Mn-Zn)制成。

      磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性,一般在低频时阻抗很小,当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。使正常有用的信号很好的通过,又能很好的抑制高频干扰信号的通过,而且成本低廉。 铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金,它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色。电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料,许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。

      这种材料的特点是高频损耗非常大,具有很高的导磁率,他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。对于抑制电磁干扰用的铁氧体,最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。磁导率μ可以表示为复数,实数部分构成电感,虚数部分代表损耗,随着频率的增加而增加。因此,它的等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路,L和R都是频率的函数。当导线穿过这种铁氧体磁芯时,所构成的电感阻抗在形式上是随着频率的升高而增加,但是在不同频率时其机理是完全不同的。

      抗干扰磁环的原理,作用使用方法

      不同的铁氧体抑制元件,有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高,抑制的频率就越低。此外,铁氧体的体积越大,抑制效果越好。在体积一定时,长而细的形状比短而粗的抑制效果好,内径越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情况下,还存在铁氧体饱和的问题,抑制元件横截面越大,越不易饱和,可承受的偏流越大。

      EMI吸收磁环/磁珠抑制差模干扰时,通过它的电流值正比于其体积,两者失调造成饱和,降低了元件性能;抑制共模干扰时,将电源的两根线(正负)同时穿过一个磁环,有效信号为差模信号,EMI吸收磁环/磁珠对其没有任何影响,而对于共模信号则会表现出较大的电感量。磁环的使用中还有一个较好的方法是让穿过的磁环的导线反复绕几下,以增加电感量。可以根据它对电磁干扰的抑制原理,合理使用它的抑制作用。

      铁氧体抑制元件应当安装在靠近干扰源的地方。对于输入/输出电路,应尽量靠近屏蔽壳的进、出口处。对铁氧体磁环和磁珠构成的吸收滤波器,除了应选用高磁导率的有耗材料外,还要注意它的应用场合。它们在线路中对高频成分所呈现的电阻大约是十至几百Ω,因此它在高阻抗电路中的作用并不明显,相反,在低阻抗电路(如功率分配、电源或射频电路)中使用将非常有效。 结论:

      由于铁氧体可以衰减较高频同时让较低频几乎无阻碍地通过,故在EMI控制中得到了广泛地应用。用于EMI吸收的磁环/磁珠可制成各种的形状,广泛应用于各种场合。如在PCB板上,可加在DC/DC模块、数据线、电源线等处。它吸收所在线路上高频干扰信号,但却不会在系统中产生新的零极点,不会破坏系统的稳定性。

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      抗干扰磁环使用方法

      EMI吸收磁环 EMI吸收磁环常用于抑制电源线、信号线上的干扰,同时还具有吸收静电脉冲能力。

      1、直接套在一根或一束电源、信号线上,为了增加干扰吸收能量,可反复多绕几圈;

      2、带有安装夹的EMI磁环,适用于补偿式的抗干扰抑制;

      3、可以方便的夹在电源线、信号线上;

      4、灵活,可重复使用安装;

      5、自带卡式固定,不影响设备的整体形象

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  • 但是提到串行端口,可能又会联想到USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)。 通过英文名称可以看出,COM口...我理解USB连接的就是:多个设备采用USB物理端口,走USB的总线协议,通过控制器,来实现将源设备数.

    这些名字初了解总是容易弄混,网上总是没有将这些东西做一个明确的分类。我尝试通过资料进行分类

    1. 串口/COM口、USB是物理接口形式,属于硬件物理层面。
    2. RS232、RS422、RS485,他们都是由美国电子工业协会(EIA)发布的串行接口标准。
      该标准对串行连接器的物理针脚及电信号逻辑都进行了定义。
      RS232、RS422、RS485本质上仍然属于物理层。

    串口/COM口、USB

    串行通讯端口( cluster communication port )即COM口,简称串口。所以这两种说法是等价的。

    但是提到串行端口,可能又会联想到USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)。

    通过英文名称可以看出,COM口属于“端口”,USB属于“总线”。

    所谓总线(Bus),一般指通过分时复用的方式,将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。是电脑中传输数据的公共通道。

    我理解USB连接就是:多个设备采用标准的USB物理端口,走USB的总线协议,通过控制器,来实现将源设备数据传输到目标设备。

    这也是为什么串口通信时要选择正确的COM端口号,USB就不需要。

    更多USB的相关知识,百度上有很多,这里略去。

     

    而串口通信的话,民用市场有被USB取代的趋势。但是目前工业上使用仍然很广泛。

    原因主要有两个:

    • 最大的原因就是串口(COM口)的抗干扰能力很强。在同等干扰情况下,COM口比USB传输更为稳定。
    • 串口成本低。并且COM口对开发者和使用者而言,不需要去专门开发和安装驱动,这样又省了软件成本。

    RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程做出规定,不涉及连接器类型。

    所以串口通信的物理接口出现了DB-9、DB-25等多种连接器类型。目前DB-9类型最为常见。

     

    RS232、RS422、RS485

    RS-232

    • 信号采用负逻辑,即-3V ~ -15V为逻辑“1”;+3 ~ +15V为逻辑“0”。最少可以使用3根线,TxD、RxD、GND。
    • 传输速率较低,在异步传输时(串口通信全称就是串行异步通信)波特率最高为19200bps,在CPLD开发板中,综合程序波特率只能采用19200(注意区分波特率和比特率)
    • IBM在PC上使用DB-9针的接口,后来DB-9接口逐渐形成了事实标准。
    • 物理线缆上,有独立的发送和接收,所以是全双工。

    RS-422

    • 信号采用正逻辑,两线间电压差为+2V ~ +6V为逻辑“1”,两线间电压差为-2V ~ -6V为逻辑“0”。
    • 使用2对双绞线(4根),采用差分信号传输,因此实现了全双工。最大传输速率为10Mb/s。

    一文读懂RS-232与RS-422及RS-485三者之间的特性与区别

    RS-485

    • 在RS-422基础上,提出了RS-485标准,所以很多电气特性都相同。
    • 信号采用正逻辑,两线间电压差为+2V ~ +6V为逻辑“1”,两线间电压差为-2V ~ -6V为逻辑“0”。
    • 只采用了一对平衡差分信号线(即一对双绞线),最少只需要2根线,不能同时发送和接收,属于半双工。
    • 数据传输速率最高10Mbps。

     

    普通电脑上的串口,都是RS-232口,如果需要使用RS422/485通信,需要使用转换模块才能实现。

     

     

    写了一天,发现串口通信是一个大坑啊,网上许多数据也不一致,暂时先写这么多基础知识吧,以后有时间再整理补充。

    参考资料:

    https://zhidao.baidu.com/question/42513492.html

    https://zhidao.baidu.com/question/51063047.html

    https://baike.baidu.com/item/RS-232/2022036

    DB9针和DB25针串口的引脚定义

    UART 和RS232还有DB9是什么关系啊?

    http://m.elecfans.com/article/663969.html

    https://www.crifan.com/files/doc/docbook/rs232_serial_intro/release/html/rs232_serial_intro.html#what_is_rs232

    https://network.51cto.com/art/202007/620232.htm

    https://blog.csdn.net/mcsbary/article/details/97369952

     

     

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  • 为什么差分信号抗干扰能力强

    千次阅读 2020-12-29 16:14:28
    1)抗干扰能力强,当外界存在噪声干扰时,几乎会同时耦合到两条信号线上,而接收端只关心两个信号的差值, 所以外界的共模噪声可以被完全抵消。 2)能有效抑制它对外部的电磁干扰,同样的道理,由于两根信号的极性...

         差分信号又称差模信号,与传统使用单根信号线电压表示逻辑的方式有区别,使用差分信号传输时,

    需要两根信号线,这两个信号线的振幅相等,相位相反,通过两根信号线的电压差值来表示逻辑0和逻辑1。

        相对于单信号线传输的方式,使用差分信号传输具有如下优点:

    1)抗干扰能力强,当外界存在噪声干扰时,几乎会同时耦合到两条信号线上,而接收端只关心两个信号的差值,

    所以外界的共模噪声可以被完全抵消。

    2)能有效抑制它对外部的电磁干扰,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,

    耦合的越紧密,泄放到外界的电磁能量越少。

    3)时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断,

    因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。

        由于差分信号线具有这些优点,所以在USB协议、485协议、以太网协议及CAN协议的物理层中,都使用了差分信号传输。

    以CAN协议为例:

     

     

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    千次阅读 2020-04-14 16:19:01
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