česky english Vítejte, dnes je pondělí 17. prosinec 2018

Z aktuálního vydání časopisu: Něco za něco? Při oddělení již vf moduly trpět nemusí

DPS 6/2018 | Vývoj - články
Autor: Ing. Jan Robenek
01.jpg

Přítomnost bezdrátového rozhraní odhalíme snadno a často již od pohledu. Své výsostní postavení si navenek rádo „užívá“, ale nebude samo. Kdesi v hloubi návrhu se totiž nejednou potkává s ještě jednou stěžejní funkcí – galvanickým oddělením signálu. Jejich blízkému kontaktu sice pokaždé nezabráníme, co ale ovlivnit umíme, jsou výsledky takového průniku. Třeba ve spektru a s výrazným dopadem na citlivost osazených vf modulů. Možností, jak v obou případech vytěžit maximum dobrého, a přesto se do toho nezamotat, jsme slyšeli nepočítaně. A některé budou skutečně fungovat.

OOK ještěz nemusí být OK

Obvody sloužící k oddělení číslicového signálu přenáší informaci z jedné strany bariéry na druhou s využitím nosného kmitočtu, který může s ohledem na vysoké přenosové rychlosti dosahovat několika stovek MHz. Na tom ještě není nic zlého, kdyby ovšem v sousedství nepracovaly vf moduly, s jejichž komunikačními signály začnou nosné a jejich harmonické „soupeřit“. V praxi to pak může vést k nižší citlivosti a následnému omezení dosahu bezchybného přenosu. Tzv. Digital Isolator, např. obvod ISO7741 od Texas Instruments [1], využívá modulace OOK (On-Off Keying). Jeden ze vstupních stavů, ať již logická jednička, či nula, bude reprezentován vysláním nosné a další nikoli. Modulovaný signál prochází bariérou a objevuje se na straně přijímače s nižší amplitudou. Zbývá už jen projít předzesilovačem a detekovat obálku. Zmíněné součástky pamatují rovněž na práci v rozprostřeném spektru, minimalizují tak vyzařované rušení a bránit se koneckonců nebudou ani výrobě odděleného napájení [2]. Přenos dat nemusí ve spojení s příslušnými standardy díky nízkým výkonům představovat žádné potíže. To ale ještě neznamená, že negativně neovlivní citlivost přijímače a s ní spojenou nejmenší úroveň signálu, tzv. MDS, kterou zvládneme detekovat. Co s tím uděláme?

Izolujeme se digitálně

Pokud je situace stále únosná, máme vyhráno. V opačném případě pomohou tři nejúčinnější postupy popsané v [3]. Kapacitní vazbou to začalo a kondenzátorem to může i skončit. Ideálně jej dle obr. 1 vytvoříme s nulovou indukčností přívodů rovnou mezi jednotlivými vrstvami desky, podrobněji pak ve [4]. Za předpokladu pevné přenosové rychlosti se můžeme v duchu obr. 2 dále pokusit zkrátit aktivní dobu pro vysílání nosné třeba na 10 % nebo i méně. Úpravu provedeme buď hardwarovou cestou, příp. též softwarově a bez jakýchkoli vnějších součástek. V případě občasné komunikace přes pakety se také vyplatí pracovat s výchozím stavem sběrnice během nečinnosti a přizpůsobit tomu i výchozí úrovně oddělujícího prvku. Nepřenáším, tak nevysílám. Jak vyplývá z výsledků měření [3], popsané metody skutečně fungují a pomoci mohou i ve vašem případě. Kapacita 50 pF, střída 10 % a správně zvolené vstupy (Hi/Lo) neovlivní MDS přijímače na úrovni –124 dBm stanovené bez přítomného oddělení. V opačném případě si pohoršíme třeba o 14 dBm.

vyvoj-1
Obr. 1 Vhodně navržené kapacity mezi jednotlivými vrstvami nejsou vidět, což ale nesnižuje jejich význam [3]

vyvoj-2
Obr. 2 K 10
× lepším výsledkům si pomůžeme i bez vnějších součástek. Jindy stačí jen rozvaha [3]

Odkazy:

[1] Obvody ISO7741, http://www.ti.com/product/ISO7741

[2] Digital Isolator: oddělit data nestačí, přidejte i napájení, https://www.dps-az.cz/vyvoj/id:51849/digital-isolator-oddelitdata-nestaci-pridejte-i-napajeni

[3] How to reduce radiated emissions of digital isolators for systems with RF modules, Koteshwar Rao, Analog Design Journal, 2Q 2018, TI, http://www.ti.com/lit/slyt742

[4] Low-Emission Designs With ISOW7841 Integrated Signal and Power Isolator, Anand Reghunathan, Koteshwar Rao, Anant Kamath, Application Report SLLA368A, TI

robenek@dps-az.cz

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik