女司機發難:USB共模電感處加個電阻,你說電壓是高還是低?

2021-02-23 臥龍會IT技術

原創：臥龍會 關羽兄弟

|| 前言

前期和一個硬體女工程師討論過幾個問題，隨後分幾期將這些問題一一整理出來和大家一起探討分享。女工程師不等於女司機哦。

曾經剛畢業工作時候有幸遇到一個女工程師給我講過課，真的厲害，手機連接上程控精密電源，通過啟動階段幾段電流變化可以清晰的講出手機運行整個過程，對於手機主板的問題分析定位及維修判定真是受益良多。可惜學習時間有限加上自身上進心不夠，更深層次的知識沒有學習到。

希望大家後續碰到類似機會，要珍惜和抓住了。

|| 正文

某日，一女工程師問道："關羽，還記不記得以前給我看的USB2.0握手過程"

我"老了，不記得了，記憶力下降的停不下來"

女工程師"我在電路上加了個電阻，你說那個電壓是高還是低"

我"我不知道你在電路那塊加電阻，電阻多大，怎樣加的"

女工程師"USB線上，加共模電感的位置"

我"相當於串在dp/dm線上？"

女工程師"兩次測量結果不一樣，我都凌亂了"

說的我都凌亂了，我理下記錄匯總下形成圖，再聊下去看不到細節我就瘋了。

請關注一下，感謝支持

簡單整理了下，就是usb 2.0 dp/dm上使用0.35Ω共模電感測試正常沒有問題，但是聽從EMC工程師給力推薦的4Ω共模電感就出現概率性的usb通訊低概率性出現異常，並且自己使用示波器測試出信號有明顯差別了。

R1、R2就是女工程師提到的等效共模電感，因為我們知識原理性分析，沒必要使用共模電感模型。當然如果做電磁電氣信號質量仿真，建議一定要使用共模電感相應S參數模型。

上圖也就是傳說中的usb 2.0上電建立連接，當然不全面，詳細的請參考usb 2.0 spec。

問題介紹

問題基本清楚了，就是使用不同共模電感有差異，至於引起的是電氣信號電平差別在那個階段。我們逐步慢慢分析吧！

原理性分析

USB 2.0，電流驅動型的。簡單等效畫個電路進行分析吧！

能不能實際測試下高速眼圖，說真的還真不能，沒有測試設備，看看就好。離了高大上的測試設備，有些活還得做，不能讓女工程師失望啊！

真實的USB連接建立，高速通訊相對來說還有點複雜。限於篇幅，沒法一一都講到，本文重在從共模電感在理想直流特性的影響來闡述兩種共模電感影響。原創微信公：臥龍會IT技術

分析仿真

4歐姆共模電感

Vp/Vm為HOST端測試，Vp1/Vm1為DEVICE端測試

0.35歐姆共模電感

Vp/Vm為HOST端測試，Vp1/Vm1為DEVICE端測試

實際上的波形類似下邊這種，當然這個仿真比較隨意和簡單，不嚴謹，仿真使用模型是直接拿來就用的。同樣也可以看出共模電感直流電阻差別對於信號波形影響。

直流電阻4.75歐姆的共模電感已經可以發現波形有明顯差別了哦，小姐姐多看看這個。

|| 總結

本文只是從簡單usb 2.0高速通信原理講解此處理論上差別，實際上這種共模電感直流電阻差別在高速通信中不是特別容易看到（應先更大的是共模電感截止頻率、100M阻抗、共模差模轉換及特性）。

主要差別會體現在建立連接幾個過程中J、K、SE0這部分有較明顯差別，為什麼此部分差別大，因為此部分和高速通信中端接、上拉、下拉之類有明顯差別。此部分大家可以詳細看usb 2.0 spec相關介紹。請加微信：shineware666

至於文中的共模電感是否使用正確了，這個因為牽扯範圍太大，但是接近4歐姆的直流電阻用在常見usb通訊中確實是有點不合適的，除非有其他目的通過軟體調整補償這部分差異。

此圖在手，從此再也不用發愁了。當然後續為了照顧的各位工程師對於共模電感選擇需要花費的時間，我們會逐步提供一系列常用高速接口共模電感選用指南。

從此不用再糾結啥共模電感的諸多指標，看的頭痛的，就按照大廠的推薦來。

原創：臥龍會 關羽兄弟

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  • 劉堅強電子元器件電路基礎,共模電感電路,電子電路,看懂電路圖
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