¿Por qué se recomienda la terminación de Bob Smith para Ethernet si está mal?

Question

Hoy encontré este artículo (documento más detallado), que afirma que la terminación de Bob Smith ampliamente recomendada (resistor de 75 ohmios + 1000pF a tierra del chasis) puede que no sea ideal (o correcta). Si este es el caso, ¿por qué la terminación de Bob Smith sigue siendo recomendada en las guías de diseño de Ethernet de Intel, TI, etc?

¿Está el autor del artículo equivocado en su análisis? ¿O simplemente a la gente no le importa que se podría mejorar la pérdida de retorno con una elección adecuada de resistor?

Answer 1

Una presentación de Royce Bohnert muestra claramente que la terminación no tiene efecto.

Condiciones del experimento:

¿Qué impacto tiene realmente esta terminación en las emisiones radiadas?

Banda marina VHF (156 – 165 MHz) de particular interés

Evaluado mediante la medición de corriente CM en el cable

Sonda de corriente RF colocada en un cable de ~20m de longitud

Cable conectado a un dispositivo en cada extremo

Resultados vistos en analizador de espectro

Resultados:

Conclusiones:

Los tomas de corriente CM son tan eficaces para reducir las corrientes CM que el efecto de la terminación es insignificante.

La impedancia no es constante a lo largo de la longitud del cable. Diferentes tasas de torsión en cada par trenzado causan la cancelación del campo cada pocos centímetros.

Imagen sobre toma de corriente común integrada en transformadores de señal Ethernet:

Todas las imágenes y texto citados anteriormente fueron preparados por Royce Bohnert, el autor del informe referenciado.

Answer 2

Yo "Bob Smith" con 75 ohmios y creo que tú también deberías hacerlo. Puedes encontrar algunos casos particulares donde esta terminación no funciona tan bien como otra cosa, pero en general es la más robusta si haces suficientes pruebas. No importa qué tan buena sea tu mordaza, siempre puede haber una conversión modal longitudinal causada por cables, conectores, etc... y de alguna manera esta energía necesita disiparse o irradiarse.

Encontrarás muchas respuestas y opiniones sobre esto. Creo que quizás estoy especialmente calificado para hablar sobre esto en comparación con el ingeniero casual que ha trabajado en un montón de cosas y juega con Ethernet de vez en cuando.

Independientemente llegué a la terminación Bob Smith en el verano de 1993 y la refiné aún más en 1996 antes de enterarme de su "patente" en 1998. He pasado gran parte de mi carrera en este tipo de circuito (y derivados) y he dirigido algunas investigaciones bien financiadas al respecto. Probablemente he trabajado en esto más que cualquier otra persona que conozca, pero podría estar equivocado - conozco a muchas personas que trabajan en este tipo de cosas. He trabajado con la mayoría de las compañías magnéticas, compañías de IC PHY, compañías de conectores y compañías de cables de datos en esto. También he hablado con Bob Smith mismo sobre este circuito.

Hay un artículo popular al respecto que tiene que ver con los "modos de unión" de acoplamiento entre pares que afirman que un mejor valor es aproximadamente 52 ohmios. Creo que este artículo frecuentemente citado se remonta a Cicada semi (una compañía GigE PHY con sede en Austin, inactiva desde hace 15 años). Aunque es algo correcto, creo que este artículo pasa por alto el verdadero propósito del "Bob Smith". La presentación de Bohnert también tiene algunas lagunas. No me malinterpreten, realmente aprecio que estos amigos hayan profundizado en esto y hayan podido hacer su trabajo público. Bravo por ellos. Sin embargo, no estoy seguro de que hayan obtenido toda la historia.

Aquí hay algunos puntos que he aprendido:

1. No puedes medir las emisiones radiadas del mundo real con precisión con una abrazadera de cable. Es un atajo útil para estudiar y reducir problemas específicos a una configuración más simple fuera de una cámara de $500/hr. Pero para entender realmente esta terminación necesitas una variedad de configuraciones físicas de cable, y una gran cámara de 10 metros o más para evaluar con precisión las diferentes técnicas. La presentación de Bohnert utiliza una abrazadera y las emisiones radiadas que está detectando con ella no coincidirán con la instalación de cables del mundo real.
2. MUCHO depende del cable y cómo está crimparlo. En particular, el Scd21 (L-TCL) de los cables y conexiones hace una gran diferencia.
3. La impedancia común de modo más importante con respecto a las emisiones radiadas está vagamente definida como "tierra" o "espacio libre".
4. La terminación "Bob Smith" es en general un beneficio sustancial en los casos más típicos para reducir las emisiones de cable UTP.
5. El cable de par trenzado apantallado es una idea fantástica pero realmente no funciona mejor en comparación con UTP ya que el blindaje causa más problemas de los que resuelve en la mayoría de los casos y cuesta mucho más dinero.
6. He visto chokes CM saturarse por una variedad de razones pero no tanto debido a la energía de RF.

Desearía poder decir más. Pero en resumen, los 75 ohmios de Bob Smith son tu mejor opción. Intenta usarlo y obtener un resultado "aprobado" con él. Si tienes necesidades de emisiones específicas para una instalación particular (como un barco de la Armada), utiliza un cable CAT6A que haya sido terminado profesionalmente.

Answer 3

Cdwilson, por favor, toma todas tus preguntas:

... la terminación de Bob Smith ... puede que no sea ideal (o correcta). Si ese es el caso, ¿por qué la terminación de Bob Smith todavía se recomienda en las guías de diseño de Ethernet de Intel, TI, etc?

No hay ninguna conspiración aquí porque no es el caso. La función de autovinculación (Auto MDI-X) es popular ahora (y lo era incluso en la década de 2000) y requiere un transformador simétrico con CMC habilitado. Una vez más, como muestra Royce Bohnert, CMC resuelve el problema en su raíz haciendo que la necesidad de la terminación sea prácticamente negligible. Además, un transformador con CMC habilitado hace posible usar varios medios con varias impedancias en un solo diseño: por ejemplo, 100BASE-TX está destinado a funcionar sobre UTP de 100 ohmios y STP de 150 ohmios (según IEEE Std 802.3). Repitiendo, no hay conspiración y/o irracionalidad aquí.

¿Está el autor del artículo equivocado en su análisis?

En mi opinión, el autor mira el problema de manera más estrecha de lo que es: hay muchas variantes de la terminación de BS (por ejemplo, Intel'2001, busca otras por ti mismo :-) en la primera, y la terminación está destinada a resolver no solo EMC sino también problemas de ESD en la segunda. Mira los últimos 15-20 años (con la ayuda de Google, por supuesto :-) y verás cómo ha evolucionado la terminación.

¿O es que a la gente simplemente no le importa que la pérdida de retorno podría mejorarse con una elección adecuada de resistencia?

Sí les importa. Pero también les importa el costo (y otras características del diseño) en general.

¿... vienen siempre los magnéticos con filtros incorporados?

CMC es una característica común ahora. Durante más de 10 años de carrera solo he usado magnéticos habilitados con CMC. Tal vez sea porque me gusta AutoMDIX :-) Puedes explorar Pulse, PCA, Halo y muchos otros para formarte tu propia opinión hoy en día.

Si se usara la terminación adecuada, ¿sería posible usar magnéticos sin los filtros?

Si encuentras un transformador así podrías hacerlo, pero creo que es problemático en la actualidad :-) Los fabricantes de chips PHY (Micrel/Kendin, Intel/LevelOne, TI/National) recomiendan los habilitados con CMC y especifican la variante de terminación de BS correspondiente basada en eso.

Además, la presentación de Bohnert aborda las emisiones, pero también tengo curiosidad si esto se aplica igual a la inmunidad? (es decir, ¿el desequilibrio en el receptor PHY puede reducir la tolerancia a la inmunidad?)

Sí, se aplica: menos emisiones -> menos diafonías/perturbaciones/desequilibrios. Bohnert afirma:

La impedancia no es constante a lo largo de la longitud del cable. Diferentes tasas de torsión en cada par trenzado provocan la cancelación del campo cada pocos centímetros.

Si no se trata de inmunidad, ¿de qué se trata?

Answer 4

Este circuito no es realmente un circuito de terminación. No sé quién lo llama así, pero no es correcto. Es un filtro RFI para la línea de transmisión. La función del filtro rc es darle a cualquier rfi desequilibrado un lugar a tierra para que la interferencia no sature el devanado del transformador de acoplamiento. He construido esto en otros circuitos solo para esta función.

Aunque el transformador serie es parte de ese filtro rfi, su efecto secundario entre sí y el devanado secundario cargará la línea de transmisión.

Answer 5

Con una red sin BS, la única amortiguación de la resonancia de modo común es por pérdidas naturales. La red proporciona una amortiguación explícita, y aunque no esté correctamente emparejada, resulta en una amortiguación mucho mejor de las resonancias de modo común dentro del cable que no tener una red. Si esto resulta en una mejora en una instalación dada es una cuestión de suerte en cuanto a si el nodo tiene una vulnerabilidad en la(s) frecuencia(s) resonante(s) de los cables en esa instalación. Pero en la mayoría de las pruebas de inmunidad de alta frecuencia, se encuentra que terminar los modos no deseados en algo que se acerca a su impedancia característica resulta en un menor riesgo de interferencia en las resonancias. De acuerdo en que los transformadores Ethernet ahora tienen una excelente rechazo de CM sobre una amplia banda, pero aún así la red BS mejora la inmunidad del sistema aún más.