Korrigieren Sie die Stelle, an der die Abschirmungen für verdrillte Adernpaare angebracht werden

Ich habe zwei Leiterplatten, die durch ein Kabel mit 5 Unterkabeln verbunden sind:

• 6 V Stromversorgung über ein speziell angefertigtes Koaxialkabel (ähnlich wie bei Laptop-Netzteilen).
• 2x 100 Mbit / s LVDS über 100 Ohm Impedanz geschirmtes Twisted Pair.
• 2x 1 MBit / s KÖNNEN über dasselbe 120-Ohm-Twisted-Pair-Kabel.

Jedes LVDS-Kabel ist am RX-Ende mit einem 100-Ohm-Widerstand abgeschlossen. Sie haben Folienschirm mit Ableitungsdrähten.

Jedes CAN-Kabel ist an beiden Enden mit einem 120-Ohm-Widerstand abgeschlossen. Sie haben Folienschirm mit Ableitungsdrähten.

Die isolierte 24-V-Stromversorgung wird an die linke Platine geliefert, wo sie auf 6 V (nicht isoliert) heruntergeschaltet wird. Beide Karten enthalten einen eigenen 3,3-V-DCDC-Regler (nicht isoliert) für die lokale Elektronik.

Meine Fragen:

An welchen Enden sollen die Schirme angeschlossen werden? Ich gehe davon aus, dass die LVDS-Abschirmungen am Quellende angeschlossen werden sollten , wie in der Abbildung gezeigt.

Da beide Enden der CAN-Busse Quellen sind, sollten beide Enden der CAN-Abschirmungen mit GND verbunden werden?

Hinzugefügt: Beide Platinen sind in Kunststoffgehäusen untergebracht, und es gibt keine Erdung.

Dies ist schwer zu beantworten, vor allem, weil RF und EMI so unglaublich nicht intuitiv sind. Man könnte sagen, dass jemand, der behauptet, EMI zu verstehen, EMI mit Sicherheit nicht versteht. Ich behaupte nicht, EMI vollständig zu verstehen. Ich weiß viel darüber, aber ich habe einige Lücken in meinem Wissen. Bedenken Sie dies, wenn Sie meine Antwort lesen.

Mein Hauptanliegen ist, dass LVDS und wirklich jede andere differentielle Signalisierungsmethode, die keine Trenntransformatoren verwendet, nicht perfekt differentiell ist. Es gibt Fehlanpassungen in den Differentialtreibern, die Gleichtakt- "Rauschen" auf dem Diff-Paar verursachen. Dieses Gleichtaktrauschen hat auch einen Signalrückleitungspfad, der sich in diesem Szenario auf GND oder Abschirmung befinden würde. Das Problem beim Trennen der Abschirmungen an einem Ende besteht darin, dass sich dieser Signalrückleitungspfad auf dem Stromkabel befindet - was zu einer großen Schleifenfläche und einer daraus resultierenden großen EMI führt. Während der Gleichtakt-Rauschrückstrom klein ist, ist der Schleifenbereich groß, und dies muss bei der Konstruktion berücksichtigt werden.

In einem meiner Designs habe ich 2,5-GHz-Signale über ein 18-Zoll-SATA-Kabel geleitet. Für diejenigen, die es nicht wissen, enthält ein SATA-Kabel zwei Diff-Paare und zwei Abschirmungen. Beide Abschirmungen sind an den Enden miteinander verbunden. Das Kabel enthält keine anderen GND-Drähte als die Abschirmungen. In meinem Design wurden die Abschirmungen an beiden Enden mit GND-Signalen verbunden. Dieses Design hat hervorragend funktioniert und wird derzeit in Serie hergestellt. Es entspricht FCC-Klasse B und dem äquivalente CE-Version für elektromagnetische Verträglichkeit, einschließlich Strahlungsemissionen, HF-Anfälligkeit und ESD-Anfälligkeit.

Beim SATA-Vergleich verbinden alle SATA-Motherboards / Laufwerke die Abschirmungen an beiden Enden und funktionieren bei hohen Geschwindigkeiten einwandfrei. SATA-Kabel sind in einer Länge von 6 Zoll bis 2 Fuß erhältlich - ähnlich wie beim OP. Systeme mit SATA erfüllen die strengeren EMV-Vorschriften. Und sie werden in zig bis hundert Millionen Einheiten pro Jahr verschickt.

Würde ich dieses System entwerfen, würde ich die Abschirmungen an beiden Enden anschließen. Es gibt Millionen moderner Systeme, die dies zeigen.

Die LVDS sind (phasenübergreifend) differentiell terminiert, sodass kein Nettostromfluss auftreten sollte - sie sind ausgeglichen. Die verdrillten Paare geben Ihnen eine Quasi-TEM-Modenausbreitung, so dass die Abschirmung hier ein rein elektrisches Feld ist. Beenden Sie an einem Ende, wie Sie gezeichnet haben, um Stromschleifen zu vermeiden.

Da Sie ein differenzielles CAN-System implementiert haben und Punkt-zu-Punkt-Verfahren verwenden, gelten für dieses die gleichen Argumente wie für das LVDS. Ich würde die Schirmverbindung auf der rechten Seite unterbrechen, aber die auf der linken Seite behalten.

Ihr Stromanschluss sieht gut aus. Der gesamte Bildstromfluss von der Stromversorgung fließt in der Nähe des eingehenden Stroms zurück. Es fließt kein Bildstrom von einer der Signalisierungen, da diese differentiell und terminiert sind, sodass eine mit der Stromversorgung verbundene Signalerderückführung in Ordnung ist.

Sie erwähnen nicht, ob andere potenzielle Aggressorkreise / -kabel in der Nähe sind. das kann dieses Schema ändern.

Lesen Sie zur Überprüfung das Buch von Henry Ott zu diesem Thema "Rauschunterdrückungstechniken in elektronischen Systemen".

Ich hatte Probleme mit einer ähnlichen Anordnung, bei der der RH 3V3-Reglerkreis besser entkoppelt werden musste, um zu verhindern, dass Schaltströme einen Teilweg durch Datenschirme nehmen, die an beiden Enden geerdet waren. Ich sage nicht, dass Sie nicht an beiden Enden erden. Seien Sie nur vorsichtig mit dem 3V3-Regler, wenn es sich um einen Umschalter handelt. Das Problem äußerte sich in gelegentlichen Datenverfälschungen, und ich vermute, dass es sich um einen Strom durch die Datenschirme handelte, der mit beiden Drähten im verdrillten Zweidraht verbunden war und Gleichtaktprobleme beim Empfänger verursachte.