|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cómo elegir o hacer un concentrador USB. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Компьютеры Hoy en día, USB se usa más comúnmente para conectar periféricos a una computadora. Pero tarde o temprano, el usuario descubre que todos los puertos USB disponibles en su computadora están ocupados por un mouse, teclado, cámara WEB y otros dispositivos, y no hay ningún lugar para conectar una impresora, sintonizador de TV, osciloscopio USB o cualquier otra cosa recién comprada. . Entonces, ¿cómo conecta los 127 dispositivos prometidos por la especificación USB a su computadora? Para poder conectar más de un dispositivo a un puerto USB de una computadora, se utilizan hubs (hub inglés - un cubo de rueda en el que se insertan todos sus radios), también llamados hubs. El concentrador tiene un puerto USB "ascendente" (upstream) conectado a la computadora y varios puertos USB "descendentes" (downstream), a los que se conectan los dispositivos periféricos. La especificación USB permite conectar en cadena hasta cinco concentradores. En las tiendas que venden periféricos informáticos, la gama de concentradores USB es bastante amplia, para todos los gustos, colores y presupuestos. Parecería que elige cualquiera, el diseño más atractivo con el número adecuado de puertos y al precio más bajo. Después de todo, un usuario inexperto a menudo imagina un concentrador como algo así como un dispositivo para conectar dos televisores a una antena, dentro de un par de resistencias o un transformador en miniatura. Sin embargo, en este caso, todo es mucho más complicado. Estaba convencido de esto cuando compré dos concentradores USB, uno para una interfaz digital para el transceptor, el segundo para conectar un disco duro externo a una PC estacionaria. El primer concentrador para cuatro puertos con el logotipo "DNS" se compró en una tienda normal, el segundo, de un fabricante desconocido para siete puertos, se ordenó en una tienda en línea extranjera. Los experimentos en condiciones de laboratorio han demostrado que ambos concentradores funcionan sin problemas con un mouse, un teclado, un adaptador USB-COM y una tarjeta de sonido equipada con una interfaz USB. Sin embargo, solo el concentrador DNS funciona con un disco duro externo y una unidad flash. Al conectar dichos dispositivos a través de un concentrador sin nombre, la computadora muestra el mensaje "Dispositivo USB no detectado". Experimentos adicionales con la interfaz digital del transceptor mostraron que el concentrador DNS funciona sin problemas aquí, pero el uso de un concentrador sin nombre hace que la computadora se "congele" cada vez que se enciende el transmisor. Con una conexión directa del adaptador USB-COM y una tarjeta de sonido externa a la computadora sin hub, todo funcionó sin problemas. Esta situación me intrigaba. Decidí averiguar en qué se diferencian estos dos centros. ¿Por qué uno realiza completamente sus funciones y el segundo, en principio, funciona, pero no siempre y no con todos los dispositivos? ¡Imagine mi sorpresa cuando, después de abrir las cajas, resultó que ambos cubos estaban ensamblados en la misma base de elementos y de acuerdo con exactamente los mismos esquemas! Solo en el uno de siete puertos, se instalan en serie dos chips de controlador de concentrador USB idénticos: un puerto ascendente del segundo controlador similar está conectado a uno de los cuatro puertos descendentes del primer controlador. Deshabilitar el segundo controlador cortando los conductores impresos no cambió la situación. Para entender el motivo, tuve que familiarizarme con los conceptos básicos del dispositivo y el funcionamiento del bus USB. La primera especificación USB 1.0 se publicó a principios de 1996 y, en el otoño de 1998, apareció la especificación 1.1, que solucionó los problemas encontrados en la primera edición. La especificación USB 1.1 define dos modos de transferencia de información: baja velocidad (LS - low-speed), operando a velocidades de hasta 1,5 Mbps y full-speed (FS - Full-speed) con una velocidad máxima de 12 Mbps. En la primavera de 2000, se publicó la especificación USB 2.0, que prevé un aumento de 40 veces en el ancho de banda del bus. Además de los dos modos de velocidad disponibles anteriormente, se ha introducido un tercero: HS de alta velocidad (High-speed), capaz de operar a velocidades de hasta 480 Mbps. En 2008, apareció un nuevo estándar: USB 3.0 (Super Speed), según el cual la velocidad de transferencia se incrementó a 5 Gb / s. Sin embargo, para lograr esta velocidad, el diseño de los conectores y cables tuvo que cambiar seriamente, mientras que no se pudo lograr la compatibilidad total con las versiones anteriores. Esta interfaz es útil para la comunicación con discos duros de alta velocidad, si se requiere la transferencia frecuente de archivos de gran tamaño. Pero para él, por supuesto, el futuro. Un punto sutil está relacionado con el logotipo "USB 2.0". Aunque el rendimiento máximo de esta interfaz es de 480 Mbps, la especificación también incluye la posibilidad de su funcionamiento en los modos LS y FS. Por lo tanto, solo los dispositivos capaces de operar en modo HS pueden proporcionar un rendimiento de 480 Mbps. Los desarrolladores de USB recomiendan usar el logotipo "USB 2.0" solo para dispositivos HS, pero el mercado tiene sus propias leyes y muchos fabricantes usan este logotipo para dispositivos FS que, de hecho, solo cumplen con las especificaciones USB 1.1. En otras palabras, la inscripción en el empaque "USB 2.0" todavía no dice nada. Los dispositivos que cumplan totalmente con esta especificación deben etiquetarse como "USB 2.0 HI-SPEED" con una indicación clara de capacidad de 480 Mbps. La señal transmitida por la línea de comunicación a una velocidad de 480 Mbps es un pulso rectangular que sigue a una frecuencia de hasta 480 MHz. Cualquier persona más o menos versada en ingeniería de radio entiende que para la transmisión sin distorsiones de pulsos rectangulares de tal frecuencia, es necesario cumplir estrictamente con los requisitos para la impedancia de onda de las líneas de transmisión entre microcircuitos y conectores y su constancia a lo largo de toda la longitud. la línea al desarrollar una placa de circuito impreso. La impedancia característica de la línea de señal diferencial de dos hilos en la placa debe ser de 90 Ω ± 10%. La línea debe ser simétrica y la distancia entre ella y otros conductores impresos en el tablero debe ser al menos cinco veces la distancia entre los conductores de línea. Debajo de ellos, en el reverso del tablero, debe haber una capa continua de papel de aluminio en toda la longitud: una pantalla (cable común). Las secciones de la línea donde no se cumplan estos requisitos (por ejemplo, acercamientos a pines de microcircuitos o contactos de conectores) deben tener una longitud mínima. Los errores típicos al rastrear tales líneas de comunicación se muestran en la Fig. 1, donde 1 - salto de pantalla debajo de la línea; 2 - rama del conductor de línea; 3 - no paralelismo de los conductores y un cambio en el espacio entre ellos; 4 - conductor extraño al lado de la línea.
Y, por supuesto, deberá cumplir con los requisitos habituales para la instalación de circuitos de alta frecuencia. Todos los conductores deben ser lo más cortos posible y los condensadores de derivación deben ubicarse lo más cerca posible de los pines correspondientes de los microcircuitos. Al mirar las fotografías de las placas de circuito impreso de los concentradores comprados, se puede ver que en el concentrador DNS (Fig. 2) estos requisitos se cumplen más o menos. Los desarrolladores del concentrador sin nombre (Fig. 3) utilizaron una placa de circuito impreso de un solo lado, por lo que la impedancia de onda de las líneas de comunicación es muy diferente del estándar de 90 ohmios y existe una alta sensibilidad a la interferencia electromagnética.
Ambos concentradores utilizan los mismos chips controladores de concentrador USB FE1.1s. El sitio de su fabricante jfd-ic.com está disponible, lamentablemente, solo en chino. Un posible circuito para encender este microcircuito se muestra en la Fig. 4. Se diferencia del estándar por la ausencia de indicadores LED para puertos activos y un chip de memoria no volátil adicional. Se pueden encontrar más detalles sobre las características y funciones del chip FE1.1s en [1] (en inglés).
Para probar la suposición de que el rendimiento deficiente del concentrador se debe a que se ignoran los requisitos de la especificación USB para la topología de PCB, desarrollé mi propia versión de la placa. Un dibujo de conductores impresos en su lado condicionalmente superior se muestra en la Fig. 5. La lámina de la parte inferior se conserva por completo, con la excepción del avellanado de los orificios para los conductores de las piezas que no se conectan a un cable común. La ubicación de las piezas en ambos lados del tablero, en la fig. 6. Las vías (que se muestran llenas) se rellenan con piezas de alambre estañado, soldadas en ambos lados de la placa.
Las dimensiones geométricas de las líneas de señal para obtener la impedancia de onda requerida se calcularon utilizando el programa TX-LINE [2]. Es gratis y está disponible para descargar después de registrarse en el sitio. El programa no requiere instalación, trabajar con él es intuitivo. Después de iniciar el programa e ir a la pestaña de líneas microstrip acopladas (línea MS acoplada), debe seleccionar el material de los conductores de línea - cobre (cobre), ingresar la constante dieléctrica de la fibra de vidrio igual a 5,5 y las dimensiones de la línea. Con un espesor de fibra de vidrio de 1 mm, un ancho de conductores impresos de 0,7 mm, una distancia entre ellos de 0,5 mm y un espesor de lámina de 0,02 mm, obtenemos una impedancia de onda de unos 500 ohmios a una frecuencia de 93 MHz. Todos los elementos pasivos destinados al montaje en superficie son de tamaño 1206 o 0805. Los condensadores de óxido C1, C3, C5, el resonador de cuarzo ZQ1 y el conector de alimentación externo XS5 están montados en el lado de la lámina sólida, el resto de los elementos están en el lado impreso. conductores Si el concentrador se usará solo como pasivo (todos los dispositivos conectados a él serán alimentados por una computadora), entonces el diodo VD1 se puede reemplazar con un puente. Al conectar dispositivos que consumen más de 500 mA al concentrador, la energía de la computadora no será suficiente. En este caso, se debe quitar el puente y, sin instalar el diodo VD1, conectar una fuente de voltaje estabilizado de 5 V de la potencia requerida al conector XS5. Para operar el concentrador en modo pasivo y activo sin soldar, se debe instalar un diodo con una barrera Schottky VD1. Evitará que el voltaje de la fuente de alimentación externa ingrese al puerto USB de la computadora. En principio, para reducir el espesor de la placa, todas las piezas se pueden colocar del lado de los conductores impresos, pero sin enchapar los agujeros, lo que complica la instalación. Si es necesario, puede cambiar las dimensiones de la placa y la ubicación de los conectores USB ajustando ligeramente el patrón de los conductores impresos. Dessoldé el chip FE1.1s de mi concentrador de siete puertos, pero también puedes comprarlo por separado en Internet. Este es uno de los pocos controladores de concentrador USB disponibles en el paquete SSOP-28 con paso de clavija de 0,64 mm. Una placa para tal caso bien puede fabricarse mediante transferencia térmica de un patrón sobre una lámina. Al probar el concentrador fabricado, encontré que la influencia de la radiación electromagnética desapareció por completo, dos de sus cuatro puertos funcionan perfectamente con una unidad FLASH y un disco duro USB, pero los otros dos funcionan solo con un mouse. Tuve que desoldar el segundo controlador del concentrador de siete puertos y reemplazarlo con el primero en una placa casera. Ahora, tres de cada cuatro puertos son completamente funcionales. Además, el puerto que funcionaba sin problemas con el primer controlador dejó de funcionar en modo HS. La documentación del chip FE1.1 s dice que todas sus copias se someten a un control final después de la fabricación. Obviamente, las copias defectuosas no se envían a la basura, sino a fabricantes sin nombre. O el controlador tiene algunas versiones no documentadas. De una forma u otra, la opción con tres puertos USB 2.0 completos me convenía. Llamo su atención sobre el hecho de que casi todos los concentradores baratos con un conector para conectar una fuente de alimentación externa no tienen ningún desacoplamiento entre los circuitos de alimentación externos e internos. Los contactos de potencia de todos los conectores están simplemente interconectados. Como resultado, existe la posibilidad de desactivar el puerto USB de la computadora al aplicarle voltaje desde una fuente de alimentación externa conectada al concentrador. Si se supone que se debe conectar una fuente de alimentación externa al concentrador comprado, debe abrir la caja del concentrador y cortar el conductor que proviene del pin 1 del conector del puerto aguas arriba (el que está conectado a la computadora). Para preservar la posibilidad de usar el concentrador en modo pasivo, se puede soldar un diodo en este lugar de manera similar a VD1 en el diagrama de la Fig. 4. Debe ser con barrera Schottky (para reducir la caída de tensión) y con una corriente directa admisible de al menos 1 A. De acuerdo con la especificación USB 2.0, el cable de conexión debe estar blindado. Sin embargo, al comprar un cable, puede ser difícil determinar si tiene una pantalla o no. Lo único que puede indicar la presencia de una pantalla es la marca "USB 2.0 High Speed" en el cable. Un signo indirecto son los "pestillos" de ferrita que suprimen las interferencias en sus extremos. Sin embargo, ni las marcas ni los pestillos dicen nada sobre la calidad de la pantalla. En un buen cable, debe envolverse con papel de aluminio alrededor del mazo de cables, sobre el cual se coloca una "media" de cobre trenzado. A menudo, los fabricantes reducen el costo de producción al usar varios cables de acero revestidos de cobre en lugar de una pantalla completa. La calidad de la pantalla se puede evaluar midiendo la resistencia entre las carcasas metálicas de los conectores en ambos extremos del cable. Si está cerca de cero, el cable tiene una pantalla de cobre completa. Si la resistencia es de 3 ... 4 ohmios o más, hay una pantalla, pero está hecha de alambres de acero. Este cable suele ser más delgado, pero usarlo en un entorno EMI puede causar que su computadora no funcione correctamente. Por ejemplo, cuando hay un teléfono celular al lado del cable o un transceptor amateur está funcionando cerca. Si la resistencia entre las carcasas de los conectores es infinita, entonces el cable no está blindado y no es adecuado para el funcionamiento a alta velocidad. En cualquier caso, el cuerpo del conector no debe estar conectado a ninguno de sus pines. No se permite la autosoldadura, empalme, blindaje o reemplazo de conectores en el cable. El criterio de selección más fiable es la cubierta exterior transparente del cable, a través de la cual se ve claramente una trenza de blindaje de alta calidad. Y si al mismo tiempo hay pestillos de ferrita en ambos extremos, dicho cable se puede clasificar de manera segura como PRO. Resumiendo lo dicho, formularé los criterios principales para elegir un concentrador USB 2.0 para el intercambio de información de alta velocidad: - es mejor comprar un hub en una tienda minorista, estipulando de antemano la posibilidad de devolverlo o cambiarlo por otro modelo;
Si ninguno de los modelos de bujes vendidos le conviene, hágalo usted mismo, como se describe anteriormente. Archivo PCB en formato Sprint Layout 6.0: ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/11/hub.zip Literatura
Autor: N. Khlyupin
Cuero artificial para emulación táctil.
15.04.2024 Arena para gatos Petgugu Global
15.04.2024 El atractivo de los hombres cariñosos.
14.04.2024
▪ La electricidad apaga el fuego ▪ Gas y aceite de neumáticos viejos ▪ Thubber: caucho superelástico con propiedades metálicas ▪ El aroma de romero mejora la memoria ▪ Tecnología para imprimir objetos XNUMXD a partir de líquido
▪ sección del sitio Motores eléctricos. Selección de artículos ▪ artículo ¿Por qué las leyes o medidas duras a veces se denominan draconianas? Respuesta detallada ▪ artículo Fresa piña. Leyendas, cultivo, métodos de aplicación. ▪ Artículo Medios para una pedicura. recetas simples y consejos
Hogar | Biblioteca | Artículos | Mapa del sitio | Revisiones del sitio
www.diagrama.com.ua |
Ver otros artículos sección 
Últimas noticias de ciencia y tecnología, nueva electrónica:
Todos los idiomas de esta página