אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל כיצד לבחור או ליצור רכזת USB. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מחשבים כיום, ממשק ה-USB משמש לרוב לחיבור התקנים היקפיים למחשב. אבל במוקדם או במאוחר, המשתמש מגלה שכל יציאות ה-USB במחשב שלו תפוסות על ידי עכבר, מקלדת, מצלמת WEB ושאר התקנים, ואין איפה לחבר מדפסת שזה עתה נרכש, מקלט טלוויזיה, אוסילוסקופ USB או כל דבר אחר. איך מחברים את 127 המכשירים שמבטיח מפרט ה-USB למחשב? כדי שניתן לחבר יותר ממכשיר אחד ליציאת USB אחת של מחשב, נעשה שימוש ברכזות (רכזת באנגלית - הרכזת של גלגל שאליו מוכנסים כל החישורים שלו), הנקראים גם רכזים. לרכזת יש יציאת USB "מעלה הזרם" שמתחברת למחשב, וכמה יציאות USB "בהמשך" אליהן מחוברים התקנים היקפיים. מפרט ה-USB מאפשר שרשור דייזי של עד חמישה רכזות. בחנויות המוכרות ציוד היקפי למחשבים, מבחר רכזות ה-USB גדול למדי - לכל טעם, צבע ותקציב. נראה שאתה יכול לבחור כל אחד, את העיצוב האטרקטיבי ביותר עם מספר היציאות הנדרש ובמחיר המינימלי. אחרי הכל, משתמש לא מנוסה מדמיין לעתים קרובות רכזת כמשהו כמו מכשיר לחיבור שתי טלוויזיות לאנטנה אחת - בפנים יש זוג נגדים או שנאי מיניאטורי. עם זאת, במקרה זה הכל הרבה יותר מסובך. השתכנעתי בכך כשרכשתי שני רכזות USB, האחת לממשק דיגיטלי למקלט המשדר, השנייה לחיבור כונן קשיח חיצוני למחשב נייח. הרכזת הראשונה לארבעה יציאות עם הלוגו "DNS" נרכשה בחנות רגילה, השנייה - מיצרן לא מוכר לשבעה יציאות - הוזמן מחנות מקוונת זרה. ניסויים בתנאי מעבדה הראו ששתי הרכזות פועלות ללא בעיות עם עכבר, מקלדת, מתאם USB-COM וכרטיס קול המצויד בממשק USB. עם זאת, רק רכזת ה-DNS פועלת עם כונן קשיח חיצוני וכונן FLASH. כאשר מחברים מכשירים כאלה דרך רכזת ללא שם, המחשב מציג את ההודעה "התקן USB לא זוהה". ניסויים נוספים בממשק הדיגיטלי של מקלט המשדר הראו שרכזת ה-DNS פועלת כאן ללא בעיות, אך השימוש ברכזת ללא שם מוביל לכך שהמחשב קופא בכל פעם שהמשדר מופעל. בחיבור מתאם USB-COM וכרטיס קול חיצוני למחשב ישירות ללא רכזת הכל עבד ללא בעיות. המצב הזה עניין אותי. החלטתי לברר מה ההבדל בין שני הרכזות הללו. מדוע אחד מבצע את תפקידיו במלואו, בעוד שהשני, באופן עקרוני, עובד, אבל לא תמיד ולא עם כל המכשירים? תארו לעצמכם את ההפתעה שלי כאשר לאחר פתיחת המארזים התברר ששתי הרכזות הורכבו על אותו בסיס אלמנט ולפי מעגלים זהים לחלוטין! רק ל-XNUMX היציאות אחד יש שני שבבי בקר רכזת USB זהים מותקנים בסדרה: היציאה במעלה הזרם של הבקר השני הדומה מחוברת לאחת מארבע היציאות במורד הזרם של הבקר הראשון. השבתת הבקר השני על ידי חיתוך מוליכי המעגל המודפס לא שינתה את המצב. כדי להבין את הסיבה, הייתי צריך להכיר את יסודות העיצוב והתפעול של אפיק ה-USB. מפרט ה-USB 1.0 הראשון פורסם בתחילת 1996, ובסתיו 1998 הופיע מפרט 1.1, שתיקן את הבעיות שנמצאו במהדורה הראשונה. מפרט ה-USB 1.1 מגדיר שני מצבי העברת מידע: מהירות נמוכה (LS - מהירות נמוכה), פועל במהירויות של עד 1,5 Mbit/s ומהירות מלאה (FS - Full-Sped) עם מהירות מרבית של 12 Mbit/ ס. באביב 2000 פורסם מפרט ה-USB 2.0, המספק גידול של פי 40 ברוחב הפס של האוטובוס. בנוסף לשני מצבי המהירות הזמינים בעבר, הוצג שלישי - HS מהיר (High-speed), המסוגל לפעול במהירויות של עד 480 Mbit/s. בשנת 2008 הופיע תקן חדש - USB 3.0 (Super Speed), לפיו הוגדלה מהירות ההעברה ל-5 Gb/s. עם זאת, כדי להשיג מהירות זו, היה צורך לשנות ברצינות את עיצוב המחברים והכבלים, בעוד שלא ניתן היה להשיג תאימות מלאה לגרסאות קודמות. ממשק זה שימושי לתקשורת עם כוננים קשיחים במהירות גבוהה, אם נדרשת העברה תכופה של קבצים גדולים. אבל אין ספק שזה העתיד. ישנה נקודה עדינה אחת הקשורה ללוגו "USB 2.0". למרות שהתפוקה המקסימלית של ממשק זה היא 480 Mbit/s, המפרט כולל גם אפשרות לפעולה במצבי LS ו-FS. לפיכך, רק מכשירים המסוגלים לפעול במצב HS יכולים לספק תפוקה של 480 Mbps. מפתחי USB ממליצים להשתמש בלוגו "USB 2.0" רק עבור מכשירי HS, אך לשוק יש חוקים משלו ויצרנים רבים משתמשים בלוגו זה עבור מכשירי FS שלמעשה עומדים רק במפרט USB 1.1. במילים אחרות, הכיתוב על האריזה "USB 2.0" לא אומר כלום. התקנים התואמים באופן מלא למפרט זה חייבים להיות מסומנים "USB 2.0 HI-SPEED" ולציין בבירור יכולת 480 Mbps. האות המועבר על גבי קו תקשורת במהירות של 480 Mbit/s הוא פולס מלבני, הנעים בתדר של עד 480 מגה-הרץ. כל מי שבקיא פחות או יותר בהנדסת רדיו מבין שלשידור לא מעוות של פולסים מלבניים בתדירות כזו, בעת פיתוח לוח מעגלים מודפס, יש צורך להקפיד על הדרישות לגבי העכבה האופיינית של קווי תמסורת בין מעגלים מיקרו ומחברים שלו. קביעות לכל אורך הקו. העכבה האופיינית של קו האות ההפרש הדו-חוטי על הלוח חייבת להיות 90 Ω ± 10%. הקו חייב להיות סימטרי, והמרחק בינו לבין מוליכים מודפסים אחרים על הלוח חייב להיות לפחות פי חמישה מהמרחק בין מוליכים הקו. מתחת להם, בצד ההפוך של הלוח, צריכה להיות שכבה רציפה של נייר כסף לכל האורך - מסך (חוט משותף). קטעים של הקו שבהם דרישות אלה אינן מתקיימות (לדוגמה, גישות לפיני מיקרו-מעגלים או מגעי מחברים) חייבים להיות באורך מינימלי. שגיאות אופייניות בעת מעקב אחר קווי תקשורת כאלה מוצגות באיור. 1, כאשר 1 הוא הפסקת המסך מתחת לקו; 2 - הסתעפות ממוליך הקו; 3 - אי-מקביליות של מוליכים ושינוי בפער ביניהם; 4 - מנצח חוץ ליד הקו.
וכמובן, עליך לעמוד בדרישות הרגילות להתקנת מעגלים בתדר גבוה. כל המוליכים צריכים להיות קצרים ככל האפשר, וקבלים עוקפים צריכים להיות ממוקמים קרוב ככל האפשר לפינים המתאימים של המיקרו-מעגלים. כאשר מסתכלים על הצילומים של מעגלים מודפסים של רכזות קנויות, ניתן לראות שבמרכז ה-DNS (איור 2) דרישות אלו מתקיימות פחות או יותר. מפתחי הרכזת חסרת השם (איור 3) השתמשו בו במעגל מודפס חד צדדי, כך שעכבת הגל של קווי התקשורת שונה מאוד מה-90 אוהם הסטנדרטי וישנה רגישות גבוהה להפרעות אלקטרומגנטיות.
שתי הרכזות משתמשות באותם שבבי בקר רכזת USB של FE1.1s. האתר של היצרן שלהם jfd-ic.com זמין, למרבה הצער, רק בסינית. תרשים חיבור אפשרי עבור מיקרו-מעגל זה מוצג באיור. 4. זה שונה מהסטנדרטי בהיעדר מחווני LED של יציאות פעילות ושבב זיכרון לא נדיף נוסף. פרטים נוספים על המאפיינים והתכונות של שבב FE1.1s ניתן למצוא ב-[1] (באנגלית).
כדי לבדוק את ההנחה שהביצועים הגרועים של הרכזת נגרמים מהתעלמות מהדרישות של מפרט ה-USB עבור טופולוגיית ה-PCB, פיתחתי גרסה משלי ללוח. ציור של מוליכים מודפסים על הצד העליון המקובל שלו מוצג באיור. 5. נייר הכסף בצד התחתון נשמר לחלוטין, למעט חורי השקיעה למובילים של חלקים שאינם מחוברים לחוט המשותף. מיקום החלקים משני צידי הלוח מוצג באיור. 6. חתיכות של חוט משומר, מולחמות משני צידי הלוח, מוכנסות לתוך חורי המעבר (הם מוצגים מלאים).
הממדים הגיאומטריים של קווי האות כדי לקבל את העכבה האופיינית הנדרשת חושבו באמצעות תוכנית TX-LINE [2]. הוא חינמי וזמין להורדה לאחר ההרשמה לאתר. התוכנית אינה דורשת התקנה, העבודה איתה היא אינטואיטיבית. על ידי הפעלת התוכנית ומעבר ללשונית של קווי מיקרו-סטריפ מצמודים (קו MS מצמוד), עליך לבחור את החומר של מוליכים הקו - נחושת (נחושת), להזין את הקבוע הדיאלקטרי של פיברגלס השווה ל-5,5, ואת מידות הקו . עם עובי פיברגלס של 1 מ"מ, רוחב מוליכים מודפסים של 0,7 מ"מ, מרחק ביניהם של 0,5 מ"מ ועובי רדיד של 0,02 מ"מ, נקבל עכבת גל של כ-500 אוהם בתדר של 93 מגה-הרץ. כל האלמנטים הפסיביים המיועדים להרכבה על פני השטח הם בגודל סטנדרטי 1206 או 0805. קבלי תחמוצת C1, C3, C5, מהוד קוורץ ZQ1 ומחבר מתח חיצוני XS5 מותקנים בצד של נייר כסף מוצק, שאר האלמנטים מותקנים בצד המודפס מנצחים. אם הרכזת תשמש כפאסיבית בלבד (כל המכשירים המחוברים אליה יקבלו חשמל מהמחשב), אזי ניתן להחליף את דיודה VD1 במגשר. בעת חיבור מכשירים שצורכים יותר מ-500 mA לרכזת, הכוח מהמחשב לא יספיק. במקרה זה, יש להסיר את המגשר, וללא התקנת דיודה VD1, לחבר מקור מתח מיוצב של 5 V מהמתח הנדרש למחבר XS5. כדי להפעיל את הרכזת הן במצב פסיבי והן במצב אקטיבי ללא הלחמה, יש להתקין בה דיודת מחסום Schottky VD1. זה ימנע ממתח מהספק החיצוני להיכנס ליציאת ה-USB של המחשב. באופן עקרוני, כדי להקטין את עובי הלוח, ניתן להניח את כל החלקים בצד המוליכים המודפסים, אך ללא מתכת של החורים זה מסבך את ההתקנה. במידת הצורך, ניתן לשנות את מידות הלוח ואת מיקום מחברי ה-uSb על ידי התאמה קלה של תבנית המוליכים המודפסים. הסרתי את שבב ה-FE1.1 s מרכזת שבעת היציאות שלי, אך ניתן לרכוש אותו גם בנפרד באינטרנט. זהו אחד מבקרי רכזת USB הבודדים המיוצרים בחבילת SSOP-28 עם גובה פינים של 0,64 מ"מ. לוח למקרה כזה יכול להיעשות בקלות על ידי העברה תרמית של עיצוב על נייר כסף. בבדיקת הרכז המיוצר, גיליתי שהשפעת הקרינה האלקטרומגנטית נעלמה לחלוטין, שתיים מארבע היציאות שלה עובדות מצוין עם כונן FLASH וכונן קשיח USB, אבל השתיים האחרות עובדות רק עם עכבר. נאלצתי להסיר את הבקר השני ממרכז שבעת היציאות ולהחליף בו את הראשון על לוח תוצרת בית. כעת שלושה מתוך ארבעת הנמלים פועלים במלואם. יתרה מכך, היציאה שתפקדה ללא בעיות עם הבקר הראשון הפסיקה לעבוד במצב HS. התיעוד של שבב FE1.1 s אומר שכל העותקים שלו עוברים בדיקה סופית לאחר הייצור. ברור שעותקים פגומים נשלחים לא לפח, אלא ליצרנים חסרי שם. או שלבקר יש כמה אפשרויות עיצוב לא מתועדות. כך או אחרת, האופציה עם שלוש יציאות USB 2.0 מלאות התאימה לי. שימו לב שכמעט לכל הרכזות הזולות עם מחבר לחיבור ספק כוח חיצוני אין כל בידוד בין מעגלי אספקת החשמל החיצוניים והפנימיים. מגעי החשמל של כל המחברים פשוט מחוברים זה לזה. כתוצאה מכך, קיים סיכוי לפגוע ביציאת ה-USB של המחשב על ידי הפעלת מתח עליו מאספקת חשמל חיצונית המחוברת לרכזת. אם אתם מתכננים לחבר ספק כוח חיצוני לרכזת הנרכשת, עליכם לפתוח את מארז הרכזת ולחתוך את המוליך המגיע מפין 1 של מחבר היציאה במעלה הזרם (זה שמחובר למחשב). כדי לשמור על היכולת להשתמש ברכזת במצב פסיבי, ניתן להלחים דיודה במקום זה בדומה ל-VD1 בתרשים באיור. 4. עליו להיות עם מחסום שוטקי (כדי להפחית את ירידת המתח) ועם זרם קדימה מותר של לפחות 1 A. על פי מפרט USB 2.0, הכבל המחבר חייב להיות מסוכך. עם זאת, בעת רכישת כבל, יכול להיות קשה לקבוע אם יש לו מסך או לא. הדבר היחיד שיכול להצביע על נוכחות מסך הוא סימון "USB 2.0 High Speed" על הכבל. סימן עקיף הוא פריט מדכא הפרעות "נאחס" בקצותיו. עם זאת, לא הסימונים ולא הבריחים אומרים דבר על איכות המסך. כבל טוב צריך להיות כרוך בנייר כסף סביב רתמת התיל, עם "גרב" נחושת קלועה מעליו. לעתים קרובות יצרנים מפחיתים את עלות הייצור על ידי שימוש במספר ליבות פלדה מצופה נחושת במקום מסך מלא. ניתן להעריך את איכות המגן על ידי מדידת ההתנגדות בין בתי המתכת של המחברים בשני קצוות הכבל. אם הוא קרוב לאפס, לכבל יש מסך נחושת מלא. אם ההתנגדות היא 3...4 אוהם או יותר, יש מסך, אבל הוא עשוי מחוטי פלדה. כבל זה בדרך כלל דק יותר, אך השימוש בו בסביבה עם הפרעות אלקטרומגנטיות עלול לגרום לתקלה במחשב. למשל, כאשר יש טלפון סלולרי ליד הכבל או מקלט משדר חובבני פועל בקרבת מקום. אם ההתנגדות בין בתי המחברים היא אינסופית, אז הכבל אינו מסוכך ואינו מתאים לפעולה במהירות גבוהה. בכל מקרה, אסור לחבר את גוף המחבר לאף אחד מהפינים שלו. אין הלחמה עצמית, שחבור, מיגון או החלפה של מחברים בכבל. קריטריון הבחירה האמין ביותר הוא המעטפת החיצונית השקופה של הכבל, שדרכו נראית בבירור צמת המיגון האיכותית. ואם יש תפסי פריט בשני הקצוות, אז כבל כזה יכול להיות מסווג בבטחה כ-PRO. לסיכום מה שנאמר, אגבש את הקריטריונים העיקריים לבחירת רכזת USB 2.0 להחלפת מידע במהירות גבוהה: - עדיף לרכוש רכזת בחנות קמעונאית, תוך קביעה מראש של האפשרות להחזיר אותו או להחליף אותו בדגם אחר;
אם אף אחד מדגמי הרכזת הנמכרים לא מתאים לך, הכין אותו בעצמך כמתואר לעיל. קובץ PCB בפורמט Sprint Layout 6.0: ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/11/hub.zip ספרות
מחבר: N. Hlyupin ראה מאמרים אחרים סעיף מחשבים. תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה. חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה: עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
עוד חדשות מעניינות: ▪ לוויין Tsubame בעל יכולת תמרון סופר ▪ דלק סינטטי דיזל אלקטרוני מבית אאודי ▪ השפעת התנהגות חברתית על הסיכון להתמכרות להימורים עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה
חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית: ▪ חלק של האתר יסודות חיים בטוחים (BSD). מבחר מאמרים ▪ כתבה פציעות ברחוב. כללי אזהרה. יסודות חיים בטוחים ▪ מאמר מי אשם בהיעלמותם של שבעה מיליון ילדים אמריקאים ביום אחד ב-1987? תשובה מפורטת ▪ מאמר ההרכב הפונקציונלי של טלוויזיות Lico. מַדרִיך ▪ מאמר יציאת אינפרא אדום למחשב. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר דפוס סריקה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל כל השפות של דף זה בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר www.diagram.com.ua |