¿Cómo se puede hacer la "adaptación de la impedancia" en las líneas de comunicación USB u otras líneas serie?

Question

Me han dicho que esa adaptación de la impedancia es importante cuando se va a altas velocidades en el USB.

Supongo que la adaptación de "impedancia" en la práctica significa adaptación de "reactancia".

Pero, ¿cómo se puede hacer eso, ya que (por definición, al tratarse de una línea de comunicación) no se sabe cómo será la señal? Es decir:

a) En un extremo, (en binario) 1010101010101010101..... b) En el otro extremo, un montón de unos, lo mismo con ceros (o 255 y 0 o como se describa)

En otras palabras, la frecuencia es cualquier cosa entre DC y bps/2 ?

Answer 1

Igualar la impedancia no significa sólo igualar la reactancia y los datos transmitidos o el contenido de frecuencia no importan cuando la impedancia está correctamente igualada.

Las líneas de datos USB tienen una impedancia de onda de 90 ohmios, por lo que una línea de transmisión con una longitud infinita se vería como una resistencia de 90 ohmios para una señal de CC que se aplica siempre mientras la onda electromagnética viaja por el cable. Por eso, una línea de transmisión con longitud finita como el cable debe estar terminada con 90 ohmios para que parezca que tiene una longitud infinita y los pulsos de datos transmitidos no vean una discontinuidad en la impedancia y, por tanto, no se reflejen del receptor al transmisor.

El espectro de la señal USB no baja a DC porque utiliza una codificación de línea llamada bit stuffing - los datos no serán DC constantes ya que si hay demasiados bits sin transición, entonces se añade una transición extra para hacer una transición a la fuerza y mantener el receptor y el transmisor sincronizados.

Answer 2

El cable USB es una línea de transmisión con una impedancia característica (90 ohmios nominales). "Adaptación de la impedancia", en este contexto, significa terminar la línea en su impedancia característica para evitar reflexiones y garantizar así una buena integridad de la señal.

Las líneas USB2 DP/DM son bidireccionales semidúplex, por lo que deben terminarse en un extremo u otro, dependiendo de la dirección de los datos y de si se utiliza la velocidad completa o la alta. Los pares SuperSpeed son unidireccionales, por lo que sólo deben terminarse en el extremo receptor.

El par DP/DM también tiene un comportamiento específico de pull-up / pull-down para identificar la conexión del cable, detectar la velocidad de los periféricos de bajada y detectar la capacidad de suministro de energía de subida. También tiene estados no diferenciales que realizan el reinicio y otras tareas de mantenimiento. Tenga en cuenta que este comportamiento es independiente de la configuración de terminación de impedancia.

El PHY y el controlador USB se encargan de todas estas cuestiones por ti. Tu trabajo como diseñador de placas o sistemas es sólo asegurar la impedancia correcta en la placa y en el cable.

Por último, el par DP/DM se considera una señal de corriente continua y no tiene sensibilidad inherente a las longitudes de los ceros o los unos, aunque el protocolo limita las longitudes de cada uno mediante el "relleno de bits", que se realiza para que el receptor PHY de USB2 pueda permanecer bloqueado y recuperar los datos. Los pares SuperSpeed están acoplados a la CA, por lo que utilizan la codificación para garantizar que no se introduzca un sesgo de CC, una técnica que comparte con PCI Express, SATA y otros protocolos serdes.