10 Mbit / s, Manchester kodlu sinyaller (20 MHz) için 50 ila 75 Ohm koaksiyel kablolar arasındaki empedans eşleşmesinin etkileri

TL, DR:

Arka plan bilgisi bol dahil çünkü bu oldukça bir metin. Ancak, sonunda iyi ve kesin bir soru olacaktır: 50 75 ve 75 Ω gibi farklı empedans kablolarını bağlarken bir empedans eşleştirme ağı kullanmalı mıyım? Olası cevaplar büyük olasılıkla "Bu değişir ..." ile başlayacaktır ve bu yüzden önce bir ton arka plan bilgisi sağlarım.

giriş

Evimin merdivenleri boyunca atılan bir Ethernet kablosundan kurtulmak istedim. Orijinal olarak uydu TV için kurduğum mevcut bir yedek koaksiyel kablo, duvarlarda temiz bir şekilde gizlenmiş bir alternatif olarak umut verici görünüyordu. Tam anten tarzı-koaksiyel (75 Ω, 270 Mbit / s gibi bir şey yapabilen) için uygun küçük kutular satın almak üzereyken hatırladım10base2 - iyi eski BNC / RG58 koaksiyel ethernet sistemi ve 10 Mbit / sn'nin ihtiyaçlarım için fazlasıyla yeterli olduğuna karar verdi. BNC konektörlü veya hatta şık "Ethernet Dönüştürücüler" (koaks-bükümlü çift) hub'ları için ikinci el pazarı hala çok iyi. Emin olmadığım tek şey empedans sorunuydu. 10base2, RG58 kablosuyla 50 Ω kurulum kullanır ve ev anten sistemleri (uydu TV için yedek kablom gibi) için neredeyse tüm koaksiyeller 75 pe empedansa sahiptir.

Şimdi 10base2'nin 10 ... 20 m uygunsuz 75 Ω koaksiyel ile çalıştırılmasının kötüye kullanılmasını sağlayacak kadar sağlam olduğunu bildirmekten mutluluk duyuyorum. Orada düzelttim! Yaşasın!

Ancak, ...

Yaptığım hack'in gerçekten kötü olup olmadığını merak ediyordum (olduğu gibi: sadece yeterince iyi değil) veya belki de oldukça kabul edilebilir. Sinyale bir osiloskopla baktım. Kurulum şöyle:

Koaksiyelin 50 Ω ve 75 Ω segmentleri arasında herhangi bir eşleşme olmazsa, sonuç çok belirgin miktarda yansıyan gürültü gösterir. Bu dezavantaja rağmen, "göz" hala açıktır ve kod çözücüler işlerini mutlu bir şekilde yapabilir ve tam olarak sıfır paket kaybına neden olur. Osiloskop yakınındaki ethernet hub'ı tarafından iletilen ve alınan sinyallerin bir kombinasyonuna bakıyoruz. "Temiz" kısımdan yola çıkarak, iletilen sinyalin yakl. 1,9 V _pkpk ve alınan sinyalin 1,6 V _{pkpk değeri vardır} . Her iki sürücünün de aynı genlikte bir çıkışa sahip olduğunu varsaymak güvenliyse, kablonun getirdiği kaybı bile hesaplayabiliriz: 20 × log (1.6 / 1.9) dB = 1.5 dB. Yeterince iyi, çünkü 6.6 dB / 100 m'lik 15 m tipik koaksiyel hesaplaması 1 dB verir.

Koaksiyelin 75Ω parçasının yakın veya uzak uçlarına uygun bir ağ takıldığında gürültü büyük ölçüde azalır. Öyle görünüyor ( Bu kaynağa verilen krediler ) ...

Eşleşen ağ yakın uçtayken ... ... hala eşsiz uzak uçtan geri dönen bazı yansımalar var.

Uzak uçta eşleşen ağla birlikte, hub ile "yakın" etiketli süreksizlik arasındaki nispeten kısa 50 Ω kablo boyunca yansımalar da olmalıdır, ancak bir arkadaştan öğrendiğim gibi, kapsam "göremez" çünkü sürücü tarafından emilirler. Ayrıca, "uzak" sürücüden gelen sinyalin bir kısmı yansıtılır ve 75 Ω kablo boyunca geriye doğru hareket eder ve uzak uçtaki eşleşen ağa sonlandırılır:

Eşsiz düzene kıyasla, uzak uçtaki sinyalin genliği yaklaşık yarıya düşer (-6 dB) ve bu, ağ üzerinden 5.6 dB'lik bir kayıp ve "empedans" empedansını öngören teori ile uyumludur. içine.

Yukarıdakilerin hepsi çalışır, yani yakın veya uzak uçta eşleşen bir ağ veya bir eşleşen ağ yoktur. "İş", ping -ftek bir paket olmadan saatlerce segment üzerinde çalışabileceğim anlamına gelir .

Şimdi, neden "yakın" ve "uzak" da eşleşen iki ağ kullanmıyorsunuz ? 10base2, 6.6 dB / 100 m veya 12.2 dB / 185 m'lik bir kayba sahip maksimum 185 m RG58 uzunluğu için tasarlanmıştır. Bu nedenle, dirençli eşleştirme ağlarımın ikisi zaten neredeyse tüm sinyali yiyecek ve beni izin verilen sınıra çok yaklaştıracaktı, kablo da dahil olmak üzere tamamen çok fazla kayıp var. Hala düşük kayıplı, transformatör tabanlı bir çözümün işe yarayacağından şüpheliyim çünkü 10base2'nin ("cheapernet") bir DC yoluna ihtiyacı olduğunu düşünüyorum: "DC LEVEL: Sinyalin DC bileşeni 37 mA ile 45 mA arasında olmalıdır Buradaki tolerans sıkıdır, çünkü koaksetteki ortalama DC seviyesi izlenerek çarpışmalar tespit edilir. " ( Kaynak: s.4 ; bu veri sayfası tarafından da desteklenmiştir) Sonra tekrardan; Dirençli eşleştirme ağı da herhangi bir DC önyargısını dertte bırakacaktır ...

Hepsinden sonra,

... yine kısa soru: 50 75 ve 75 Ω gibi farklı empedans kablolarını bağlarken bir empedans eşleştirme ağı kullanmalı mıyım?

RF veya 10base2'nin düşük seviyeli donanımı ile ilgili çok sayıda arka plan bilgisi ile cevaplamak için "Eşsiz / eşleşen kurulumu tercih ediyorum çünkü bu / osilogramı daha çok seviyorum" arasındaki herhangi bir şey büyük beğeni topluyor.

Düzenle

Koaksiyel Alıcı-Verici Arabiriminin (CTI) içine erişiminiz varsa, çip arasındaki devreyi değiştirebilirsiniz ( 8392 , çok çeşitli üreticiler tarafından üretilen tip ve neredeyse hemen hemen her türlü için kullanılan tip gibi görünüyor) arabirimi 10base2 adaptörleri için herkes tarafından yapılmıştır) ve BNC konektörü. İzin verilen veri yolu uzunluğu pahasına 75 93 ve 93 Ω kablolar için takas yapılabilir. National Semiconductor bu konuda AN-620 adlı bir Uygulama Notu hazırladı (pdf, Eylül 1992).

Ancak bu app'note'u bulduktan sonra bile, 8392'nin içinde ne olduğu hakkında bazı arka plan bilgileri bulmak harika olurdu, yani birinin ayrık parçalar ve belki de bazı tutkal mantığı ve opamps kullanarak arayüzü oluşturmak için ne kullanması gerekecekti.

Empedans uyumsuzluğundan kaynaklanan refraksiyon katsayısı: -

$\dfrac{R-Z_o}{R+Zo}$

Zo, kablonun empedansı ve R, kaynak veya yük direncidir.

Ve 50/75 ohm kurulumunuz için -0.2 olacaktır. Böylece, 3Vp-p'nin kablosunu (diyelim) koyduğunuz sinyal 0.6Vp-p yansıma üretecektir. Bu çok mu? Harika değil ama kesinlikle korkunç değil.

Deneyim ¹ , dirençli eşleştirme ağının sadece ilk bakışta 10 temel 2 Ethernet için iyi bir seçenek olduğunu göstermiştir. RF sinyal kalitesi söz konusu olduğunda durumu iyileştirmeye yardımcı olur, ancak 10 baz 2'nin düşük frekanslı etkiler olan ve basit DC hususları ile anlaşılabilen çarpışma algılamasını işleme biçiminden kaynaklanan sorunları göz ardı ettim.

Bağlantı, 50 work sonlandırmalar ve 75 segment kablo segmenti arasında herhangi bir dirençli empedans eşleştirme ağı olmadan en iyi şekilde çalışır.

Uyumsuzluğun neden olduğu sinyal yansımaları ve aşmalar alıcı-vericileri çok fazla rahatsız etmez, ancak çarpışma tespiti kabloya ortalama (filtrelenmiş) akıma bakar ve dirençli eşleştirme ağıyla mevcut seviye bazen belirlenen sınırların dışındadır. Tüm bunlar, kablonun 50 inations uçlarında (I = U / R) vericilerin voltajları tarafından oluşturulan DC akımlarını dikkate alır. Direnç ağının eklenmesi, sonlandırmalara paralel bir yol oluşturacak ve DC akımını artıracaktır. Bu bazen çarpışma algılamasıyla uğraşabilir. Deneyimlerime göre, bu büyük olasılıkla koaksiyeldeki dielektrik boyunca artan DC kaçağı nedeniyle, yüksek nem seviyelerine sahip sıcak yaz günlerinde gerçekleşecektir.

TL, DR: 10 baz 2, 75 Ω anten koaksiyelinin gönderilmesinin kötüye kullanımını kolayca halledecektir. Sinyalin RF kısmının aşırı gerilimleri, yansımaları ve diğer yan etkileri endişe verici değildir. Ancak, çarpışma tespiti düşük frekanslı akımlara bakar ve koaksinin her iki ucunda tam olarak iki adet 50 Ω sonlandırma direncine ihtiyaç duyar. Dirençler eklemek (50 Ω) / 2 = 25 DC 'nin DC direncini değiştirecek ve çarpışma tespit devrelerinin güvenilir olmayan şekilde çalışmasına neden olacaktır.

İnternets etrafında okumak zorunda ^TM ve bu çok yaygın bir yanlış kanı olduğunu göstermiştir bazı güzel deneyimli, eski okul LAN uzmanlarına konuştum. Bu nedenle, lütfen yukarıdaki kalın yazı tipi yazı tipini affedin. Bu yanlış sorunun gösterdiği gibi yanlış anlama wikipedia'da bile .

Dipnot:

¹ Orijinal sorunun tarihine baktığımda, dirençli eşleştirme ağı olan ve olmayan sistemin artık iki yıldan fazla bir süredir kullanımda olduğunu fark ettim. 2015 yazında bazı sıcak günlerde sorun yaşadım. Sonra, dirençli eşleştirme ağını kaldırdım ve o zamandan beri hiç sorun yaşamadım.